新鲜宫颈癌组织的拉曼光谱研究

doi:10.7503/cjcu20140401

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (9): 1877.doi: 10.7503/cjcu20140401

新鲜宫颈癌组织的拉曼光谱研究

张海鹏¹, 郑超¹, 路璐¹, 邹亚斌¹, 王翠花¹, 徐抒平², 徐蔚青², 范志民¹, 路来金¹(), 韩冰¹()

1. 吉林大学第一医院, 长春 130021
2. 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012

收稿日期:2014-04-28 出版日期:2014-09-10 发布日期:2019-08-01
作者简介:联系人简介: 韩冰, 男, 博士, 主治医师, 主要从事乳腺癌光谱学研究及乳腺癌内分泌治疗研究. E-mail: yintian77@126.com。路来金, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事拉曼光谱在医学中的应用研究. E-mail: lulaijin@hotmail.com。
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 81202078, 21373096)、科技部国家重大科学仪器设备开发专项基金(批准号: 2011YQ03012408)、吉林省科技发展计划项目(批准号: 20130522030JH)和吉林大学白求恩科研支持计划项目(批准号: 2013205023)资助

Studies on Fresh Cervical Cancer Tissues by Raman Spectroscopy^†

ZHANG Haipeng¹, ZHENG Chao¹, LU Lu¹, ZOU Yabin¹, WANG Cuihua¹, XU Shuping², XU Weiqing², FAN Zhimin¹, LU Laijin^1,^*(), HAN Bing^1,^*()

1. First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, China
2. State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2014-04-28 Online:2014-09-10 Published:2019-08-01
Contact: LU Laijin,HAN Bing E-mail:lulaijin@hotmail.com;yintian77@126.com
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.81202078, 21373096), the National Instrumentation Program(NIP) of the Ministry of Science and Technology of China(No.2011YQ03012408), the Jilin Province Science and Technology Development Plan, China(No.20130522030JH) and the Jilin University Bethune Scientific Research Support Plan, China(No.2013205023)

摘要/Abstract

摘要：

采用便携式拉曼光谱仪对新鲜宫颈癌组织、宫颈上皮内瘤变Ⅲ级(CIN Ⅲ)组织及正常宫颈组织进行检测, 通过光谱特征峰分析比较了各组织中化学成分的差异, 归纳了3类组织的拉曼光谱特征及区别. 正常组织以脂类特征峰(817, 1127, 1176, 1450, 1769 cm^-1)为主, 而宫颈癌和宫颈上皮内瘤变Ⅲ级组织则以蛋白特征峰(755, 1003, 1372, 1542, 1577 cm^-1)为主. 病变组织的主要区别在于宫颈上皮内瘤变Ⅲ级组织在853和1542 cm^-1处出现了较明显的蛋白特征峰; 宫颈癌组织则含有明显的核酸特征峰(784, 1094, 1345 cm^-1). 通过特征峰归属及分析发现, 3类组织在磷酸二酯基团形成氢键的能力、 DNA的相对含量、亚甲基的无序性、酰胺Ⅰ带的CO变形振动及类胡萝卜素的有无等方面存在显著差异. 表明拉曼光谱可检测宫颈癌组织, 探索宫颈癌与宫颈上皮内瘤变Ⅲ级的联系与区别, 以早期诊断宫颈癌, 具有良好的临床应用潜力.

关键词: 拉曼光谱, 宫颈癌, 宫颈上皮内瘤变Ⅲ级, 谱峰分析

Abstract:

A portable Raman spectrometer was used for distinguishing the characteristics of cervical cancer, cervical intraepithelial neoplasias Ⅲ(CIN Ⅲ) and normal fresh cervical tissues. Based on spectral profiles, the presence of lipids(817, 1127, 1176, 1450, 1769 cm^-1) is indicated in normal tissue, and proteins(755, 1003, 1372, 1542, 1577 cm^-1) are found in diseased tissues. Between CIN Ⅲ and cervical cancer tissues, proteins(853 and 1542 cm^-1) and nucleic acids(1340 cm^-1) are found to be good discrimination parameters. These three kinds of tissues have significant differences on the ability of forming hydrogen bond between dihydrogen phosphate ester groups, the relative content of DNA, the disorder of methylene, the deformation of amide I band CO and the formation of carotenoids. These features show that Raman spectroscopy has good clinical application potential which can be used to detect cervical cancer tissues, explore the relationships and differences between cervical cancer and CIN Ⅲ and diagnose cervical cancer early.

Key words: Raman spectroscopy, Cervical cancer, Cervical intraepithelial neoplasias Ⅲ(CIN Ⅲ), Peak analysis

中图分类号:

O657

TrendMD:

张海鹏, 郑超, 路璐, 邹亚斌, 王翠花, 徐抒平, 徐蔚青, 范志民, 路来金, 韩冰. 新鲜宫颈癌组织的拉曼光谱研究. 高等学校化学学报, 2014, 35(9): 1877.

ZHANG Haipeng, ZHENG Chao, LU Lu, ZOU Yabin, WANG Cuihua, XU Shuping, XU Weiqing, FAN Zhimin, LU Laijin, HAN Bing. Studies on Fresh Cervical Cancer Tissues by Raman Spectroscopy^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(9): 1877.

图/表 4

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Normal	CINⅢ	Cancer	Assignment
	534	534	S—S Disulfide stretch in proteins
571	571		Tryptophan/cytosine, guanine
640	640	642	C—C Twisting mode of tyrosine
686	689	689	C—S Stretching mode of cystine
	718	721	C—N(membrane phospholipid head)/adenine
755	755	755	Symmetric breathing of tryptophan
786	784	784	DNA: O—P—O stretch, cytosine, uracil, thymine
817	817		Lipids
853	853	853	Ring breathing mode of tyrosine and C—C stretch of proline ring
928	931	928	C—C Skeletal
1005	1003	1003	Symmetric ring breathing mode of phenylalanine
1096	1096	1094	C—C Stretch, O—P—O stretch(nucleic acids)
1121	1121	1121	C—C Stretching mode of lipids
1176	1176	1176	Lipids
1242	1242	1242	Amide Ⅱ: collagen(CH₂wag, C—N stretch)
1271	1271		Amide Ⅲ of proteins
1316	1316		CH₃, CH₂ Twisting mode of collagen/lipids
1341	1341	1345	Polynucleotide chain(DNA-purine bases)
1375	1375	1372	Amide Ⅲ(α-helix) of proteins
1419	1419	1419	CH₂, CH₃ Wagging mode of collagen
1450	1447	1443	CH₂ Deformation(lipids)
	1515		C C Stretch of carotenoid
	1546	1542	Tryptophan
1558			Tryptophan
	1577	1577	Tryptophan protein
1660	1657	1657	AmideⅠ(collagen)
1769	1769	1766	Lipids

Normal	CINⅢ	Cancer	Assignment
	534	534	S—S Disulfide stretch in proteins
571	571		Tryptophan/cytosine, guanine
640	640	642	C—C Twisting mode of tyrosine
686	689	689	C—S Stretching mode of cystine
	718	721	C—N(membrane phospholipid head)/adenine
755	755	755	Symmetric breathing of tryptophan
786	784	784	DNA: O—P—O stretch, cytosine, uracil, thymine
817	817		Lipids
853	853	853	Ring breathing mode of tyrosine and C—C stretch of proline ring
928	931	928	C—C Skeletal
1005	1003	1003	Symmetric ring breathing mode of phenylalanine
1096	1096	1094	C—C Stretch, O—P—O stretch(nucleic acids)
1121	1121	1121	C—C Stretching mode of lipids
1176	1176	1176	Lipids
1242	1242	1242	Amide Ⅱ: collagen(CH₂wag, C—N stretch)
1271	1271		Amide Ⅲ of proteins
1316	1316		CH₃, CH₂ Twisting mode of collagen/lipids
1341	1341	1345	Polynucleotide chain(DNA-purine bases)
1375	1375	1372	Amide Ⅲ(α-helix) of proteins
1419	1419	1419	CH₂, CH₃ Wagging mode of collagen
1450	1447	1443	CH₂ Deformation(lipids)
	1515		C C Stretch of carotenoid
	1546	1542	Tryptophan
1558			Tryptophan
	1577	1577	Tryptophan protein
1660	1657	1657	AmideⅠ(collagen)
1769	1769	1766	Lipids

Raman shift/cm^-1	Normal	CIN Ⅲ	Cervical cancer	P
1345	0.49±0.055	0.55±0.10	0.67±0.086	<0.001
1003	0.10±0.052	0.19±0.053	0.21±0.067	<0.001
1443	0.66±0.17	0.63±0.13	0.62±0.18	0.572

Raman shift/cm^-1	Normal	CIN Ⅲ	Cervical cancer	P
1345	0.49±0.055	0.55±0.10	0.67±0.086	<0.001
1003	0.10±0.052	0.19±0.053	0.21±0.067	<0.001
1443	0.66±0.17	0.63±0.13	0.62±0.18	0.572

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