脉冲电场(pulsed electric field,PEF)是近年来新出现的一种微创、可消融肿瘤的技术,利用脉冲波不仅可以直接导致细胞发生肿胀破裂,同时可引发细胞发生凋亡。而其最新的研究进展发现,当脉冲波的脉宽降低至皮秒时,可使用特殊构建的、能够发射超宽带冲击脉冲的辐射天线实现无创聚焦,即皮秒脉冲电场(picosecond pulse electric field,psPEF)。因此,皮秒脉冲电场在生物医学领域特别是肿瘤治疗方面,受到了人们越来越多的关注和研究。在肿瘤生长、发展和转移的过程中,血管的作用是至关重要的。当现有血管无法满足肿瘤生长所需时,肿瘤会产生血管生成相关因子,形成新生血管。肿瘤中血管的形成包括内皮细胞的增殖、定向迁移、管腔形成等复杂过程,同时,血管生成促进因子和抑制因子之间的平衡可精密调控肿瘤血管形成。目前研究发现,血管内皮生长因子VEGF和缺氧诱导转录因子HIF1α是血管形成的重要促进因素。本课题组前期研究表明,皮秒脉冲电场对人宫颈癌HeLa细胞有抑制生长和诱导其发生凋亡的作用,然而,其对肿瘤血管生成的影响尚未见有相关报道。为探讨皮秒脉冲电场对肿瘤及其周围血管的影响,本实验以人脐静脉内皮细胞(huvec)和人宫颈癌hela细胞为研究对象,以低、中、高场强的皮秒脉冲(200kv/cm、400kv/cm、600kv/cm)为处理方式,应用cck-8法、transwell小室法、划痕实验、管腔形成实验、流式细胞计数法检测皮秒脉冲电场处理后对huvec增殖、迁移、管腔形成、周期及凋亡的影响;利用real-timepcr、westernblot在分子层面上探讨皮秒脉冲电场作用hela细胞后其血管生成相关因子mrna及蛋白表达水平的变化。探讨皮秒脉冲电场对宫颈癌血管生成的影响及可能的分子机制,为后续的动物实验提供科学依据。第一部分皮秒脉冲电场对人脐静脉内皮细胞生物学行为的影响目的:探讨皮秒脉冲电场对huvec细胞增殖、迁移、管腔形成、周期及凋亡的影响方法:将huvec细胞分为四个组:对照组和低、中、高场强即200kv/cm,400kv/cm,600kv/cm作用的实验组。皮秒脉冲电场的参数为:固定脉宽800ps,频率3hz,脉冲个数2000个。在皮秒脉冲电场处理huvec细胞后2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h,cck-8法检测皮秒脉冲电场对huvec细胞生长的影响;采用划痕试验及transwell小室法观察皮秒脉冲电场对huvec细胞迁移率的影响;管腔形成实验观察huvec细胞血管管腔形成的变化;流式细胞术检测皮秒脉冲电场对huvec细胞周期及凋亡的作用。结果:皮秒脉冲电场处理huvec后,随着场强的增加,细胞死亡率上升,生长受到抑制,12h时抑制率最为显著;皮秒脉冲电场可明显抑制huvec细胞的迁移能力和血管管腔形成;皮秒脉冲电场可将huvec阻滞于g2/m期,同时huvec凋亡细胞数增多。结论:皮秒脉冲电场可抑制huvec细胞增殖、迁移和管腔形成,并阻滞细胞周期于g2/m期,促进其凋亡。第二部分皮秒脉冲电场对人宫颈癌hela细胞产生血管生成相关因子的影响目的:探讨皮秒脉冲电场对人宫颈癌hela细胞产生血管生成相关因子的影响。方法:将hela细胞分为四个组:对照组和低、中、高场强即200kv/cm,400kv/cm,600kv/cm作用的实验组。皮秒脉冲电场的参数为:固定脉宽800ps,频率3hz,脉冲个数2000个。在皮秒脉冲电场处理hela细胞后在37℃,5%co2孵箱中继续培养12h,real-timepcr和westernblot从转录和翻译水平检测血管生成相关因子hif1α,vegf的表达。结果:皮秒脉冲电场作用后,hif1α,vegf在转录和翻译水平均表达下调。结论:皮秒脉冲可减少hela细胞中vegf、hif1α的表达,其结果可能与HIF1α-VEGF信号通路相关。