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编号:10214005
大蒜预防口腔癌变过程中上皮细胞内微量元素的分析
http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 2000年第1期
     作者:唐瞻贵 徐锡萍 沈子华 刘蜀凡

    单位:唐瞻贵(附属湘雅医院口腔颌面外科 长沙 410008);徐锡萍(电镜室 长沙 410078);沈子华(电镜室 长沙 410078)

    关键词:电子探针显微分析;微量元素;口腔;癌前病变;癌;大蒜;鼠;Wistar

    湖南医科大学学报000109 摘 要:将62只Wistar大鼠均分为二组,于实验组(31只)大 鼠硬腭后部涂大蒜液,对照组涂等量蒸馏水;随后再分别涂0.5% 4-硝基喹啉氧化物,每周三次,共19周,应用电子探针显微分析仪观测不同时期二组动物腭粘膜上皮或癌细胞内微量元素的变化。结果示,实验组上皮细胞核内、外Cu含量明显降低,早期细胞核内、外Se含量及晚期Zn水平升高;各期元素间比值亦有不同程度改变。研究提示,大蒜预防口腔癌变与其调节细胞核内、外Cu,Zn及Se等元素含量有关。
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    分类号:R322.4+1R739.8 文献标识码:A

    文章编号:1000-5625(2000)01-0027-03

    Study on trace elements in epithelial cells during oral

    carcinogenesis prevented by garlic

    TANG Zhan-gui, SHEN Zi-hua

    (Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Xiangya Hospital)

    XU Xi-ping
, 百拇医药
    (Department of Electron Microscope, Hunan Medical Univer sity Changsha 410008)

    Abstract:Sixty-two Wistar rats were divided randomly into two groups, thirty-one for each group. The posterior hard palatal mucosae of all animals were painted thrice weekly with 0.5% 4-nitroquinoline 1-oxide(dissolv ed in dimethyl sulfoxide). Before that, the garlic injection solution and the di stilled water were painted at the same place of the experimental and control gro up animals, respectively. All animals were killed in turn from the beginning of the experiment at random at the 10th, 13th, and 19th week. Then, trace elements of intranuclei and cytoplasm of epithelial cells or cacer cells at the mentioned weeks were surveyed by electron probe micro-analysis. The results were that ga rlic decreased the levels of intranuclear and cytoplasm copper(P<0.05); the levels of intranuclear and cytoplasm selenium at the 10th week and the 13th week (P<0.05) and those of zinc at the 19th week (P<0.01) increased. So, garl ic inhibits oral carcinogenesis by changing concentrations of intranuclear and c ytoplasm trace elements that is copper, zinc, selenium, and the ratio of the th ree elements.
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    Key words:electron probe microanalysis;trace elements; mouth;precancer; carcinoma;garlic;rats,Wistar▲

    电子探针显微分析技术在生物学及医学中已有较广 泛应用。用其对病变细胞或细胞器进行定位定量元素分析,可了解病因及探讨发病机制 [1,2]。然而该技术在口腔癌变防治研究方面国内外罕见报道。作者在大蒜预防口腔 癌变及口腔癌变模型研究基础上[3,4],进一步引入该项检测技术,观察不同时 期上皮细胞核内、外微量元素变化,以探讨大蒜预防口腔癌变的机制。

    1 材料与方法

    1.1 实验材料 6~8周龄Wistar大白鼠由我校动物学部提供。4-硝基喹啉 氧化物(4-nitroquinoline 1-oxide, 4NQO)购自美国Sigma公司。大蒜注射液(每ml含生药 1 g)由附属湘雅医院制剂室生产。H-800型透射电镜及EDAX-9100型能谱仪由日本 电子公司生产。
, 百拇医药
    1.2 实验方法 62只大鼠[体重为(171.5±3.6)g]随机均分成对照组和 实验组,雌雄不限。实验组用大蒜注射液(每只大鼠约用0.33ml)涂于大鼠硬腭粘膜,对 照组涂等量蒸馏水,1h后在2组上述部位涂0.5% 4NQO二甲亚砜液(每只大鼠约用0.03m l),每周三次,共19周。二组分别于首次用药后的第10,13及19周处死10只。取腭粘膜标本 ,常规石蜡切片,HE染色,光镜观察。同时,取二组各时期4只动物腭粘膜标本约1mm3 大小,用2.5%戊二醛固定,常规透射电镜制样,超薄切片,铅铀双染色,透射电镜下预检 。再切1000厚的超薄切片,金网捞片,不经铅铀染色,直接在透射电镜下定 位。 每个标本制成2个金网,每个金网测试1~2个细胞(正常上皮及癌前病变者为基底层细胞,鳞 癌者为癌细胞),每组细胞总数为8。扫描面积为3μm×3μm,收谱时间为420s。元素 经电子计算机自动扣除本底含量后,得出质量百分比。统计时进行平方根反正弦变换,用 ±s表示,t检验。
, 百拇医药
    2 结 果

    2.1 细胞核内、外特征谱线图 细胞核内Cu,Zn及Se谱线图示,对照组细 胞核内有较高的Cu和Zn峰值(图1),实验组细胞浆内有较高的Se峰值(图2)。

    图1 对照组细胞核内Cu和Zn谱线 图

    Fig. 1 Cu and Zn spectra of nuclei i n the control group

    图2 实验组细胞浆内Se谱线图

    Fig. 2 Se spectrum of cytoplasm in the ex perimental group
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    2.2 细胞核内、外微量元素含量变化 附表示, 对照组细胞核 内Cu含量较 高,其中第13周最明显,而细胞浆内各期Cu含量较实验组明显升高 (P<0.05),说 明大蒜 能降低细胞内Cu,特别是胞浆Cu含量。与对照组相比,实验组细胞核内及胞浆内Zn含量在第 10和13周明显降低(P<0.01),但在第19周时显著升高(P<0.01),说明实验后期,大 蒜可提 高细胞核内、外Zn含量;在第10和13周时,实验组细胞核、浆内Se含量明 显升高 (P <0.05;P<0.01),但在第19周时又明显降低(P<0.01),说明实验早期,大蒜 促使细胞具有富集硒的作用。

    附表 大蒜预防口腔癌变过程中细胞内元素含量(±s ,n=8; 度) 时期

    (周)

    组别
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    C u

    Zn

    Se

    Mo

    Ge

    S

    Rb

    Cl

    细胞核

    10

    C

    32.60±17.16

    46 .94±21.31
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    11.86±4.74

    15.07±13.83

    11.7 8±4.53

    11.06±2.49

    10.04±0.39

    10.10±0.03

    E

    28.60±13.28

    28.71±13.35

    22.41±10.41

    25.58±11.84
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    13.32±3.19

    10.67±2.94

    9.64±0.47

    10.32±0.37

    13

    C

    32.93±10.89

    34.26±11.31

    14.49±

    4 .17

    20.78±9.94

    13.93±2.52
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    12.32±2.0 2

    10.00±0.23

    14.23±4.00

    E

    10.24±0.36

    10.06±0.29

    39.36 ±3.23

    38.50±3.01

    14.69±2.56

    18 .96±1.64

, 百拇医药     8.92±0.72

    10.07±0.28

    19

    C

    12.34±2.34

    9.89±0.41

    20.08±9.11

    29.03±14.48

    11.85±2. 63

    14.32± 4.31

    9.04±1.20
, 百拇医药
    34.26±25.90

    E

    11.31±0.65

    13.88±1.98

    10.12 ±0.09

    35.41±13.49

    19.71±5.13

    10.19±0 .03

    10.16±0.20

    39.15±15.49
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    细胞浆

    10

    C

    38.48±5.44

    51.01± 5.39

    10.30±0.50

    10.05±0.49

    1 0.38±0.52

    10 .28±0.38

    10.26±0.71

    10.30±0.45

    E
, 百拇医药
    27.84±13.47

    27.31±12.98

    21.03±8.54

    27.55±13.20

    15.28±4.08

    12.57±2.03

    9.27±0.65

    10.26±0.60

    13

    C
, 百拇医药
    23.98±13.72

    32.86±10.62

    18.17±7.42

    18.68±7.71

    11.90±1.66

    12.38±2.05

    11.3 2±1.08

    13.91±3.43

    E

    10.08±0.26

    10.15±0.25
, 百拇医药
    34.56 ±2.97

    36.72±7.79

    16.78±3.69

    19.58±3.98

    8.91±0.56

    10.12±0.12

    19

    C

    12.80±2.96

    9.13±1.21

, http://www.100md.com     21.28±8.68

    30.32±14.41

    13.41±3.53

    13.84±3.79

    9.31±0.92

    35.49±25.46

    E

    10.07±0.09

    11.97±1.31

    11.27 ±0.59

    35.54±13.55
, 百拇医药
    18.06±4.21

    10.14±0.08

    1 0.18± 0.04

    41.17±16.67

    C-对照组,E-实验组。与同期对照组比较:①P<0.05;②P<0.01

    2.3 细胞核内、外元素间比值变化 核内、外元素间比值变化表明,大蒜 在早期(第10周和13周)能显著降低核内、外Zn/Se值,晚期(第19周)提高核内、外Zn/Se值; 早期(第13周)提高胞浆内Cu/Zn,降低Cu/Se值。而在晚期(第19周)降低核内Cu/Zn,提高核 内Cu/Se值。

    3 讨 论
, 百拇医药
    应用电子探针显微分析技术,动态测定大蒜预防4 NQO诱发口腔癌变过程中,上皮细胞及癌 细胞核内、外多种微量元素含量变化,从细胞内微量元素角度,较精确地阐明了大蒜预防口 腔癌变机制。

    作者已证明,大蒜能有效地预防4 NQO诱发的口腔癌前病变(第10,13周)和口腔癌(第19周) 的 发生,口腔癌变过程系在上皮组织过度增生基础上发展为癌前病变,最后发展为鳞状细胞癌 [3]。口腔上皮细胞癌变过程中,核Cu逐渐下降,胞浆Cu以磷癌最低,而癌前病变最 高,鳞癌细胞核内、外Zn含量显著下降[4]。本实验对照组内Cu和Zn含量变化也支 持这一观点。

    Cu是细胞内多种酶系的重要组成部分,其含量应波动在一定范围值内,过高或过低,皆会使 多种酶过度激活或抑制,而对细胞产生不可逆损伤。与对照组相比,大蒜能使导致对照组细 胞损伤的核内、外高的Cu含量下降,从而使细胞内Cu的浓度维持在正常水平,使细胞内CuZn SOD处于正常水平以清除细胞内自由氧,特别是化学致癌物活化过程中生成的自由基[ 5]。Zn是RNA聚合酶、DNA聚合酶及碳酸酐酶等80余种酶的组成成分和激活因子,直接参 加DNA,RNA和蛋白质的合成、糖代谢、能量代谢及氧化还原过程,对组织细胞具有“隔离封 闭”作用。缺Zn可导致细胞生长失控而发生肿瘤,因此,补Zn有抑癌作用[4,5] 。口腔粘膜上皮癌变时细胞内Zn含量显著下降[4],而本组结果显示大蒜能提高晚 期细胞核内、外Zn水平,故可预防癌变。
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    有关Se在癌变及防癌中的作用尚无最后定论。但多数学者认为,低浓度Se具有抑癌效应,而 高浓度Se具有细胞毒性[6,7]。Se和VitE可保护细胞膜系统免遭氧化降解,以及 防止膜内容物外渗。Se还是含硒谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GSH-Px)的有效成分。该酶可清 除过氧化氢、脂质过氧化物,抑制自由基生成。本研究表明,在早期大蒜富集Se,以提高细 胞内Se水平,而晚期则可调整细胞内Se,使之维持在最低水平,从而达到抑癌防癌效应。

    元素Mo,Ge,S,Rb及Cl等元素在不同时期皆有不同程度的变化,但在癌变中的意义尚不十分清 楚,有待进一步研究。

    细胞内微量元素间的关系错综复杂。元素间的比值变化,反应了元素间的相互协同或拮抗关 系。本组资料显示,大蒜对不同时期Cu/Zn,Cu/Se及Zn/Se比值亦有不同程度的影响,说明 大蒜能调节各元素在不同时间内相互克制或置换,最终达到治疗目的。综上所述,大蒜通过 改变细胞核内、外Cu,Zn及Se等元素含量调整各元素间比值,达到预防口腔癌变之目的。
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    基金项目:湖南省科委资助课题(98ssy2014)

    作者简介:唐瞻贵(1964-),男,副教授

    参考文献:

    [1]张德添.电子显微镜X射线微区分析技术在生物医学中的研究应用[J].军事医学科学院院刊,1987,2:153-156.

    [2]Mork AC, Zhang AL, Martinez JR, et al. Chloride secretion in the subm andibular gland of adult and early postnatal rats studied by X-ray micronanlysi s[J]. Histochem Cell Biol, 1996,105:297-303.

    [3]唐瞻贵,沈子华,刘蜀凡,等.大蒜对口腔癌前病变及口腔癌影响的实验研究[J].中华口腔医学杂志,1995,30:232-234.
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    [4]唐瞻贵,沈子华,刘蜀凡,等.实验性口腔粘膜上皮癌变过程中铜、锌、硒、钼的镜X射线显微分析[J].现代口腔医学杂志,1997,11(专辑):37-39.

    [5]Flanegan PR. A model to produce pure zinc deficiency in rats and its use to demonstrate that dietary phytate increases the cxcretion of endogenous zinc[ J]. J Nutr, 1984,114:493-502.

    [6]Clayton BE. Clinical chemistry of trace elements[J]. Adv Clin Chem, 1980,21:146-176.

    [7]Thomsen CD, Robineon MF. Selenium in human health and disease with emphas is on those aspects peculiar to New Zealand[J]. Am J Clin Nutr, 1980,33:303-32 3.

    收稿日期:1998-03-20, http://www.100md.com