離體甲狀腺組織的顯微拉曼光譜

李鉆芳

（福建中醫(yī)藥大學(xué)，福建中西醫(yī)結(jié)合研究院，國(guó)家中醫(yī)藥三級(jí)科研實(shí)驗(yàn)室-中藥藥理（細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能）實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350108）

腫瘤是威脅人類(lèi)健康的最主要疾病之一。組織發(fā)生癌變，主要是由于組成細(xì)胞的基本成分蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)和糖類(lèi)等物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這些早期變化不引起臨床癥狀且常規(guī)的臨床檢測(cè)手段往往難以發(fā)現(xiàn)。目前甲狀腺癌的確診還是依賴(lài)傳統(tǒng)的手術(shù)切除標(biāo)本的病理石蠟切片和相關(guān)的免疫組化檢查。

激光拉曼光譜技術(shù)作為一種非侵入性的檢測(cè)技術(shù)，可以從分子水平反映組織、細(xì)胞在化學(xué)成分及分子結(jié)構(gòu)上的差異，為組織的無(wú)損診斷提供豐富的分子結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)成分信息，現(xiàn)已在細(xì)胞、組織的結(jié)構(gòu)、功能及病變等方面的研究工作中取得了重大進(jìn)展[1]。

本文通過(guò)對(duì)新鮮正常甲狀腺組織、結(jié)節(jié)性甲狀腺腫以及乳頭狀甲狀腺癌組織的顯微拉曼光譜進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比分析三種不同組織的光譜異同，探討顯微拉曼光譜技術(shù)在臨床無(wú)損診斷甲狀腺癌的可行性。

1 材料與方法

甲狀腺組織樣品均由福建省腫瘤醫(yī)院病理科提供。新鮮的標(biāo)本保存于4℃冰箱中，所有檢測(cè)在12h內(nèi)完成。測(cè)量結(jié)束后組織立即用10%福爾馬林緩沖液固定，以作組織病理學(xué)診斷。

實(shí)驗(yàn)采用Renishaw公司生產(chǎn)的inVia共聚焦顯微拉曼光譜儀，785nm激光作為激發(fā)光源，通過(guò)光纖照射在樣品上，反射的拉曼信號(hào)通過(guò)探測(cè)光纖被系統(tǒng)所檢測(cè)。儀器的分辨率為2cm-1，收集的拉曼光譜范圍從300～3200cm-1，用純鋁片作背底。每例組織選擇2～3個(gè)測(cè)量點(diǎn)。對(duì)所得光譜利用一自編軟件進(jìn)行平滑，扣除背景等分析。

2 結(jié)果與討論

表1 拉曼光譜峰值對(duì)應(yīng)的物質(zhì)歸屬[2]

經(jīng)病理醫(yī)師確診，53例樣品中正常甲狀腺組織32例，結(jié)節(jié)性甲狀腺腫12例，乳頭狀甲狀腺癌 9例。圖1所示的是正常甲狀腺組織、結(jié)節(jié)性甲狀腺腫以及乳頭狀甲狀腺癌組織的顯微拉曼光譜圖，表1是對(duì)應(yīng)的譜峰歸屬。

圖1 正常甲狀腺組織、結(jié)節(jié)性甲狀腺腫以及乳頭狀甲狀腺癌組織的顯微拉曼光譜圖

如圖1所示，總體上癌組織的拉曼峰強(qiáng)度低于正常與結(jié)腫組織，特別在1207～1773cm-1與2870～2940cm-1波段。有資料表明，位于1660cm-1和1449cm-1拉曼峰的強(qiáng)度比值I1660/I1449可用以區(qū)分癌變組織和正常組織。其中1449cm-1峰歸屬于C-H彎曲振動(dòng)，包括CH2剪式振動(dòng)和CH3變形振動(dòng)，而660cm-1對(duì)應(yīng)于蛋白質(zhì)酰氨酸Ⅲ帶和脂肪酸鏈中的C=C伸縮振動(dòng)[3]。如圖所示，I1660明顯低于I1449，而正常與結(jié)腫組織中，I1449高于I1449，說(shuō)明，與正常及結(jié)腫組織相比，癌組織中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、相對(duì)含量均發(fā)生了改變。

比較癌組織與正常組織的拉曼特征峰，不難發(fā)現(xiàn)，還存在以下幾點(diǎn)差異：①癌組織的1084cm-1峰強(qiáng)度最強(qiáng)，說(shuō)明癌細(xì)胞中磷酸二酯基團(tuán)中PO2增加，細(xì)胞快速增殖，DNA大量復(fù)制[6]。②反映出色氨酸殘基處微環(huán)境變化的1552cm-1峰，在癌組織中頻移到1557cm-1，說(shuō)明在癌組織中色氨酸殘基的吲哚環(huán)由原來(lái)的親水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變了疏水結(jié)構(gòu)[3]。③癌組織的1585cm-1、2934cm-1與2875cm-1等脂類(lèi)物質(zhì)的特征峰的強(qiáng)度均低于正常與結(jié)腫組織，原因可能是組織細(xì)胞癌變過(guò)程中耗能快，脂類(lèi)物質(zhì)難以在組織和細(xì)胞內(nèi)聚集，因而含量降低[4]。④癌組織出現(xiàn)1063cm-1、1250cm-1、1378 cm-1等特征峰。

至于結(jié)節(jié)性甲狀腺腫組織，其拉曼光譜與正常組織差異不大，主要區(qū)別在于正常組織的多數(shù)特征峰強(qiáng)度高于結(jié)腫組織，而結(jié)腫組織出現(xiàn)1528cm-1與1270cm-1等兩個(gè)弱峰。該結(jié)果可能原因是結(jié)節(jié)性甲狀腺腫在結(jié)構(gòu)上與正常甲狀腺組織較相近，與Caroline S.B.Teixeira等的研究結(jié)果相似。

3 結(jié) 論

經(jīng)分析，甲狀腺乳頭狀癌組織與正常、結(jié)節(jié)性腫組織的蛋白質(zhì)、核酸以及脂類(lèi)成份均有不同程度的差異。其拉曼光譜上，位于1660cm-1和1449cm-1峰的強(qiáng)度比值I1660/I1449，可用以區(qū)分癌變組織和正常組織。同時(shí)癌組織與正常、結(jié)腫組織在1084cm-1、1585cm-1、2934cm-1、2875cm-1等峰強(qiáng)度上存在較大差異，而正常甲狀腺組織與結(jié)節(jié)性甲狀腺腫組織的拉曼光譜差異并不大。

綜上所述，因激光拉曼光譜技術(shù)具有結(jié)構(gòu)信息量大、測(cè)量速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可檢測(cè)出蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)等物質(zhì)的生化及結(jié)構(gòu)改變的有關(guān)信息，臨床上可用作一種準(zhǔn)確、高效、客觀的無(wú)損腫瘤診斷方法。若能通過(guò)檢測(cè)癌癥患者與正常人不同的成分，找到各種癌癥的特征物，極大地彌補(bǔ)目前腫瘤早期診斷各種方法的局限性，將有望成為腫瘤早期診斷的可靠指標(biāo)，具有極其巨大社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]趙萬(wàn)利,張毅,李睿,等.拉曼光譜快速診斷惡性腫瘤研究[J].激光雜志,2008,29(3)： 72-73.

[2]趙元黎,呂晶,葛向紅,等.乳腺腫瘤周邊組織的拉曼光譜研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2006,26 (7)：1267-1271.

[3]王慧敏,張金彥,郭建宇,等.胃炎和胃潰瘍組織細(xì)胞的顯微拉曼光譜研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2007,27 (10)：2038-2041.

[4]許以明.拉曼光譜及其在結(jié)構(gòu)生物學(xué)中的應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.