离体甲状腺组织的显微拉曼光谱

李钻芳

（福建中医药大学，福建中西医结合研究院，国家中医药三级科研实验室-中药药理（细胞结构与功能）实验室，福建 福州 350108）

肿瘤是威胁人类健康的最主要疾病之一。组织发生癌变，主要是由于组成细胞的基本成分蛋白质、核酸、脂类和糖类等物质结构发生变化，这些早期变化不引起临床症状且常规的临床检测手段往往难以发现。目前甲状腺癌的确诊还是依赖传统的手术切除标本的病理石蜡切片和相关的免疫组化检查。

激光拉曼光谱技术作为一种非侵入性的检测技术，可以从分子水平反映组织、细胞在化学成分及分子结构上的差异，为组织的无损诊断提供丰富的分子结构特征和物质成分信息，现已在细胞、组织的结构、功能及病变等方面的研究工作中取得了重大进展[1]。

本文通过对新鲜正常甲状腺组织、结节性甲状腺肿以及乳头状甲状腺癌组织的显微拉曼光谱进行测定，对比分析三种不同组织的光谱异同，探讨显微拉曼光谱技术在临床无损诊断甲状腺癌的可行性。

1 材料与方法

甲状腺组织样品均由福建省肿瘤医院病理科提供。新鲜的标本保存于4℃冰箱中，所有检测在12h内完成。测量结束后组织立即用10%福尔马林缓冲液固定，以作组织病理学诊断。

实验采用Renishaw公司生产的inVia共聚焦显微拉曼光谱仪，785nm激光作为激发光源，通过光纤照射在样品上，反射的拉曼信号通过探测光纤被系统所检测。仪器的分辨率为2cm-1，收集的拉曼光谱范围从300～3200cm-1，用纯铝片作背底。每例组织选择2～3个测量点。对所得光谱利用一自编软件进行平滑，扣除背景等分析。

2 结果与讨论

表1 拉曼光谱峰值对应的物质归属[2]

经病理医师确诊，53例样品中正常甲状腺组织32例，结节性甲状腺肿12例，乳头状甲状腺癌 9例。图1所示的是正常甲状腺组织、结节性甲状腺肿以及乳头状甲状腺癌组织的显微拉曼光谱图，表1是对应的谱峰归属。

图1 正常甲状腺组织、结节性甲状腺肿以及乳头状甲状腺癌组织的显微拉曼光谱图

如图1所示，总体上癌组织的拉曼峰强度低于正常与结肿组织，特别在1207～1773cm-1与2870～2940cm-1波段。有资料表明，位于1660cm-1和1449cm-1拉曼峰的强度比值I1660/I1449可用以区分癌变组织和正常组织。其中1449cm-1峰归属于C-H弯曲振动，包括CH2剪式振动和CH3变形振动，而660cm-1对应于蛋白质酰氨酸Ⅲ带和脂肪酸链中的C=C伸缩振动[3]。如图所示，I1660明显低于I1449，而正常与结肿组织中，I1449高于I1449，说明，与正常及结肿组织相比，癌组织中蛋白质结构、相对含量均发生了改变。

比较癌组织与正常组织的拉曼特征峰，不难发现，还存在以下几点差异：①癌组织的1084cm-1峰强度最强，说明癌细胞中磷酸二酯基团中PO2增加，细胞快速增殖，DNA大量复制[6]。②反映出色氨酸残基处微环境变化的1552cm-1峰，在癌组织中频移到1557cm-1，说明在癌组织中色氨酸残基的吲哚环由原来的亲水结构转变了疏水结构[3]。③癌组织的1585cm-1、2934cm-1与2875cm-1等脂类物质的特征峰的强度均低于正常与结肿组织，原因可能是组织细胞癌变过程中耗能快，脂类物质难以在组织和细胞内聚集，因而含量降低[4]。④癌组织出现1063cm-1、1250cm-1、1378 cm-1等特征峰。

至于结节性甲状腺肿组织，其拉曼光谱与正常组织差异不大，主要区别在于正常组织的多数特征峰强度高于结肿组织，而结肿组织出现1528cm-1与1270cm-1等两个弱峰。该结果可能原因是结节性甲状腺肿在结构上与正常甲状腺组织较相近，与Caroline S.B.Teixeira等的研究结果相似。

3 结 论

经分析，甲状腺乳头状癌组织与正常、结节性肿组织的蛋白质、核酸以及脂类成份均有不同程度的差异。其拉曼光谱上，位于1660cm-1和1449cm-1峰的强度比值I1660/I1449，可用以区分癌变组织和正常组织。同时癌组织与正常、结肿组织在1084cm-1、1585cm-1、2934cm-1、2875cm-1等峰强度上存在较大差异，而正常甲状腺组织与结节性甲状腺肿组织的拉曼光谱差异并不大。

综上所述，因激光拉曼光谱技术具有结构信息量大、测量速度快、操作方便等优点，可检测出蛋白质、核酸、脂类等物质的生化及结构改变的有关信息，临床上可用作一种准确、高效、客观的无损肿瘤诊断方法。若能通过检测癌症患者与正常人不同的成分，找到各种癌症的特征物，极大地弥补目前肿瘤早期诊断各种方法的局限性，将有望成为肿瘤早期诊断的可靠指标，具有极其巨大社会与经济效益。

[1]赵万利,张毅,李睿,等.拉曼光谱快速诊断恶性肿瘤研究[J].激光杂志,2008,29(3)： 72-73.

[2]赵元黎,吕晶,葛向红,等.乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱研究[J].光谱学与光谱分析,2006,26 (7)：1267-1271.

[3]王慧敏,张金彦,郭建宇,等.胃炎和胃溃疡组织细胞的显微拉曼光谱研究[J].光谱学与光谱分析,2007,27 (10)：2038-2041.

[4]许以明.拉曼光谱及其在结构生物学中的应用[M].北京：化学工业出版社,2005.