许多器官损害及肿瘤疾病与氧化压力引起的细胞损伤、致癌作用有着密切的联系。细胞内的活性氧(Reactive oxidative species, ROS)作为新陈代谢的产物在各类细胞中不断产生和清除,而且在不同的细胞中ROS的表达水平是不相同的,更为重要的是相对于肿瘤细胞,在其相对应的正常细胞中本底的ROS水平明显更低。ROS在多种生理和病理过程中扮演着重要的角色,并在许多信号途径中作为第二信使,比如AKT途径、线粒体介导的casepase凋亡途径、细胞周期蛋白调控抑制细胞增殖途径等等。ROS这种复杂的角色使其在生物代谢过程中必须受到严格的控制,任何细胞内ROS水平的改变,则很可能导致细胞内部活性的变化,然而涉及到的细胞内完整的信号途径仍然是不清楚的。本论文通过分别构建细胞内高ROS环境或低ROS环境,研究其对细胞活性的影响,并探索较完善的细胞传导途径,为阐明ROS在细胞内复杂的角色提供实验基础,并为研究与ROS相关的药物的作用机理提供理论支持。本研究的主要结论如下：1.描述三种检测细胞内H2O2的探针的性质和生物学应用。通过共聚焦荧光显微镜分析等方法比较三种探针的灵敏性、细胞内分布、细胞内H2O2浓度的动力学检测,我们得到：DHR123能够高效、准确追踪细胞内的H2O2,因此DHR123是最适合的检测细胞内H2O2分布、浓度、H2O2介导反应等的探针。2.选用三种肿瘤细胞株作为实验对象,H2O2和NAC都呈现出很好的抑制肿瘤细胞活性的现象,并具有作用浓度与作用时间的依赖性,其中SPC-A-1人肺腺癌细胞对H2O2更加敏感,HepG2人肝癌细胞则对NAC更加敏感。而氧化还原状态的检测则表明,H2O2有效地提高了三种肿瘤细胞的氧化压力,而NAC则展现出相反的结果,这也再次证实,细胞内氧化还原状态的改变都有可能影响细胞的活性。值得注意的是：H2O2诱导的细胞内氧化还原状态改变在SPC-A-1人肺腺癌细胞中更加明显,而NAC诱导的细胞内氧化还原状态改变则在HepG2人肝癌细胞中更加显著,这与细胞活性检测的结果相吻合,这也暗示出ROS水平的改变对细胞命运的密切影响。3.进一步研究了H2O2诱导肿瘤细胞活性降低的机理,从而阐明高氧化压力诱导的细胞内信号传导途径。结果表明：增加的氧化压力诱导细胞质Ca2+的升高,导致线粒体Ca2+的超载,进一步诱导细胞内ROS的扩增,而高浓度的ROS通过刺激细胞内钙库中Ca2+的释放,损害Ca2+清除系统,从而便于Ca2+的积累；而凋亡蛋白和抗凋亡蛋白表达水平的变化,导致细胞色素c从线粒体释放,激活相关casepase的活性,最终导致细胞凋亡。4.研究两种在肿瘤细胞内表现出抗肿瘤活性的物质(Tα1、FLZ)的作用机理,其共同的特点是能够降低细胞内的氧化压力水平。Tα1能够有效地降低HepG2人肝癌细胞内的ROS水平,并提高细胞内的GSH水平,抑制细胞处于G1期,从而降低细胞活性,然而在小鼠脾淋巴细胞中表现出正好相反的结果。FLZ能够有效地抑制肿瘤细胞的活性,但对正常肝细胞的毒性很小,这可能与正常细胞内低本底ROS水平有关。进一步的研究表明：FLZ的抗肿瘤活性是通过周期调节蛋白的表达或者激活实现的,而这与细胞内降低的Ca2+/ROS水平有关。总之,如果一个物质能够有效地降低肿瘤细胞内的ROS水平,其理论上具有一定的抗肿瘤活性,但其是否能作为一种潜在的治疗手段是需要更深入研究的。5.探索了在高氧化压力诱导细胞凋亡过程中ASPP家族蛋白的角色,通过细胞转染过表达iASPP蛋白,能够有效抑制H2O2诱导的细胞凋亡,揭示ASPP家族蛋白与ROS之间可能存在的联系,为进一步完善ROS诱导细胞凋亡的信号传导途径提供新的思路。综上所述,我们研究明确了细胞内ROS的改变对细胞活性的影响,并解释了药物在肿瘤细胞与正常细胞所表现出的敏感性区别；同时,首次揭示ASPP家族蛋白在高氧化压力诱导细胞凋亡过程中的重要作用。这些工作为进一步设计ROS相关抗肿瘤药物提供研究基础。