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目的:研究放射增敏剂马蔺子素(irisquinone,IR)和甘氨双唑钠(sodium glycididazole,CMNa)对有氧和乏氧状态VX2及C6肿瘤细胞的放射增敏作用及机制,并通过18F-FDG及18F-FMISO PET/CT评价IR和CMNa的早期增敏疗效。旨在探讨肿瘤放射增敏剂早期疗效的分子影像学可视化评估可行性。方法:1.体外实验:采用MTT法观察IR和CMNa对有氧和乏氧VX2及C6肿瘤细胞的抑制作用,计算药物半数有效抑制浓度(half effective inhibition concentration,IC50);采用集落形成实验观察IR和CMNa对肿瘤细胞放射敏感性的影响,计算两种药物放射增敏比(sensitive enhancement ratio,SER);观察IR和CMNa对肿瘤细胞放射增敏过程中,细胞内谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量的变化;采用流式细胞仪检测肿瘤细胞凋亡率,观察IR和CMNa对肿瘤放射增敏过程中,不同处理组肿瘤细胞凋亡率的变化;采用Western blot法观察不同浓度IR和CMNa对乏氧VX2和C6肿瘤细胞放射增敏作用后乏氧诱导因子(hypoxia inducible factor-1a,HIF-1a)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及葡萄糖转运蛋白(glucose transport protein,GLUT-1)表达变化;采用肿瘤细胞摄取18F-FDG和18F-FMISO实验观察乏氧时间不同对肿瘤细胞18F-FDG和18F-FMISO摄取率的影响及对照组、IR药物组、CMNa药物组、单纯照射组、IR+照射组、CMNa+照射组治疗前后肿瘤细胞18F-FDG和18F-FMISO摄取率的变化。2.体内实验:构建兔VX2肺肿瘤模型和大鼠C6后肢肌肉肿瘤模型,各36只,每种动物模型按照随机数字表法分为对照组、IR药物组、CMNa药物组、单纯放疗组、IR+放疗组、CMNa+放疗组6组,每组各6只。分别于治疗前、治疗后24h行18f-fdg和18f-fmisopet/ct显像,收集数据包括:肿瘤最大标准摄取值(suvmax)及肿瘤体积(v),计算治疗前后suvmax及v变化百分数Δsuvmax和Δv。显像后处死实验动物,取心、肝、脾、肺、肾、肌肉、肿瘤坏死区及坏死边缘区等组织称重并测定放射性计数,肿瘤组织行病理学he染色及hif-1a、vegf及glut-1免疫组化。将suvmax和hif-1a、vegf及glut-1阳性率进行相关性分析。结果:1.体外实验:mtt结果显示低浓度ir和cmna对有氧和乏氧vx2及c6肿瘤细胞无明显抑制作用;ir作用于有氧和乏氧vx2细胞ic50分别为48.5ug/ml和70.8ug/ml,作用于有氧和乏氧c6细胞的ic50分别为41.2ug/ml和76.3ug/ml;cmna作用于有氧和乏氧vx2细胞的ic50分别为6.6mg/ml和13.3mg/ml,作用于有氧和乏氧c6细胞的ic50分别为7.9mg/ml和15.6mg/ml。选取20%和30%ic50作为后续增敏实验研究的药物浓度。集落形成实验发现ir和cmna均能够提高有氧和乏氧vx2及c6肿瘤细胞的放射敏感性,20%ic50ir对有氧和乏氧vx2细胞的ser为1.05和1.29,对有氧和乏氧c6肿瘤细胞的ser为1.18和1.33;30%ic50ir对有氧和乏氧vx2细胞的ser为1.35和1.71,对有氧和乏氧c6肿瘤细胞的ser为1.47和1.94;20%ic50cmna对有氧和乏氧vx2细胞的ser为1.02和1.21,对有氧和乏氧c6肿瘤细胞的ser为1.10和1.36;30%ic50cmna对有氧和乏氧vx2细胞的ser为1.39和1.69,有氧和乏氧c6肿瘤细胞的ser为1.46和2.07。检测肿瘤细胞内gsh含量发现:乏氧状态肿瘤细胞gsh含量高于有氧状态;ir和cmna可降低有氧和乏氧肿瘤细胞内的gsh含量,且药物作用时间越长,gsh含量越低;ir或cmna联合照射可显著降低肿瘤细胞内gsh含量;流式细胞仪检测肿瘤细胞凋亡率发现,药物联合照射组肿瘤细胞凋亡率高于单纯照射组,且30%ic50药物浓度较20%ic50药物浓度放射增敏作用更强;westernblot结果示药物联合照射组肿瘤细胞hif-1a、vegf及glut-1蛋白表达量明显低于单纯照射组,且30%ic50药物浓度较20%ic50药物浓度放射增敏作用更强;肿瘤细胞摄取18f-fdg及18f-fmiso实验发现vx2肿瘤细胞明显低摄取18f-fmiso,乏氧vx2及c6肿瘤细胞18f-fdg及18f-fmiso摄取率明显高于有氧状态,且随乏氧时间延长,差异越大;药物联合照射后肿瘤细胞18f-fdg及18f-fmiso摄取率明显下降,并低于单纯照射组,差异有统计学意义(p<0.05)。2.体内实验采用18f-fdg和18f-fmiso两种显像剂行pet/ct显像,兔vx2肺肿瘤对18f-fdg阳性摄取,对18f-fmiso阴性摄取;大鼠c6后肢肌肉肿瘤对两种显像剂均阳性摄取,肿瘤结节摄取18f-fmisosuvmax明显低于摄取18f-fdgsuvmax。治疗后24h,对照组、ir药物组及cmna药物组suvmax均升高,3组较治疗前对比差异有统计学意义(p均<0.05),组间差异无统计学意义(p均>0.05);单纯照射组、ir+照射组、cmna+照射组suvmax均降低,其中药物联合照射组为最低,较治疗前对比差异有统计学意义(p均<0.05),两药物组间对比suvmax无明显差异(p>0.05)。治疗后24h,6组兔vx2肺肿瘤体积均有不同程度增长,其中单纯照射组、ir+照射组及cmna+照射组肿瘤体积增长率最低,较治疗前对比差异有统计学意义(p均<0.05),3组间对比差异无统计学意义(p>0.05)。大鼠c6后肢肌肉肿瘤单纯照射组、ir+照射组及cmna+照射组肿瘤体积较治疗前大致相仿,差异无统计学意义(p>0.05),而对照组、ir药物组及cmna药物组肿瘤体积较治疗前明显增大(p均<0.05)。荷瘤兔及荷瘤鼠器官、组织放射性计数示,18f-fdg及18f-fmiso均经肾脏排泄为主,肿瘤坏死边缘区放射性计数是坏死区近十倍。免疫组化示肿瘤内18f-fdg及18f-fmiso高摄取区肿瘤细胞明显高表达hif-1a、vegf和glut-1;相关性分析示肿瘤摄取18f-fdg和18f-fmiso的suvmax与hif-1a、vegf和glut-1均呈正相关关系(p均<0.01),其中肿瘤摄取18f-fdg的suvmax与glut-1相关系数最高,而肿瘤摄取18f-fmiso的suvmax与hif-1a相关系数最高。结论:IR和CMNa能够提高有氧和乏氧状态的VX2及C6肿瘤细胞对放射线的敏感性,其作用机制主要通过降低肿瘤细胞内GSH的含量,阻碍细胞损伤修复。IR和CMNa联合放射治疗可显著下调放疗后肿瘤HIF-1a、VEGF和GLUT-1蛋白的表达,与18F-FDG和18F-FMISO PET/CT显像结果一致,表明18F-FDG和18F-FMISO PET/CT显像通过观察肿瘤SUVmax变化,可用于放射增敏剂早期增敏疗效的评估,较肿瘤体积变化更加具有时效性和准确性。