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目的:本研究通过对肿瘤相关成纤维细胞(Cancer-associated fibroblasts,CAF)和非活化成纤维细胞(Non-activated fibroblasts,NAF)进行分离和培养,比较CAF细胞与NAF细胞增殖速率与周期的差异,探讨CAF细胞生物学特征改变的调控机制;通过多体素~1H-MRS检测头颈部肿瘤的乳酸含量的变化及其分布,形成多体素乳酸2D~1H-MRSI/解剖叠加伪彩图,并与免疫组化结果对照分析,发现多体素乳酸2D~1H-MRSI/解剖叠加伪彩图可以反映头颈部肿瘤组织CAF细胞的分布范围,甚至密度,为进一步研究肿瘤有效切除范围提供影像依据。方法:1.免疫荧光检测肿瘤增殖细胞核抗原(Ki67)和CAF细胞的成纤维细胞特异性蛋白(FSP1)表达量及其分布。2.酶消化法分离CAF细胞和NAF细胞,通过贴壁法进行纯化,观察两者的形态差异,传3代后部分细胞冻存备用。3.Western Blot检测CAF细胞的标志性蛋白-成纤维细胞活化蛋白(FAP),同时行克隆形成实验、裸鼠成瘤实验,检测CAF细胞对肿瘤细胞生长的作用。4.细胞计数和Brd U实验,比较CAF细胞与NAF细胞的增殖速率差异性,同时利用流式细胞技术,检测并分析CAF细胞与NAF细胞的周期分布情况。5.RNA-sequencing技术检测CAF细胞与NAF细胞的总RNA的表达谱,并使用IPA(Ingenuity Pathway Analysis)软件进行分析相关周期蛋白的差异表达,筛查相关通路蛋白,并利用Western Blot及免疫荧光进一步验证。6.多体素~1H-MRS检测肿瘤组织及其周围组织的乳酸含量和分布范围,重建多体素乳酸2D~1H-MRSI/解剖叠加伪彩图。7.FSP1免疫组化检测肿瘤组织CAF细胞的分布及密度情况,并与多体素乳酸2D~1H-MRSI/解剖叠加伪彩图进行对照分析。结果:1.免疫荧光检测发现CAF细胞分布在肿瘤的间质及其周围,尤其在快速增殖局部的肿瘤(癌)细胞周边分布较多。2.分离新鲜肿瘤组织所得CAF细胞,与NAF细胞一样呈梭形,但CAF细胞体积较大、分支状突触更多。3.CAF细胞较NAF细胞内FAP蛋白的表达水平明显上调。克隆形成实验、裸鼠成瘤实验发现,结肠癌和肝癌的CAF细胞对相应癌细胞均具有明显促进生长的作用。4.细胞计数和Brd U实验均发现CAF细胞较NAF细胞的增殖速率明显减慢,流式细胞技术进一步研究发现CAF细胞的周期主要在G1/S期阻滞。5.相关通路蛋白筛查后,免疫荧光分析发现肿瘤细胞分泌大量TGF-β2作用于CAF细胞,使其介导的细胞周期相关通路的下游发生改变,包括:TGF-β2/p15/CDK4,TGF-β2/p21/CDK2和TGF-β2/CDC25A/Cyclin E2或Cyclin D3通路被激活,导致其细胞周期阻滞在G1/S期,使CAF细胞的增殖减慢。6.多体素~1H-MRS成像显示头颈部肿瘤组织及其周围乳酸含量明显增加,肿瘤边缘最明显。7.免疫组化发现肿瘤间质及其周围含有大量CAF细胞,且肿瘤边缘快速增殖局部的CAF细胞含量最多,与多体素~1H-MRS检测乳酸分布表现一致。结论:1.CAF细胞与肿瘤细胞的快速增殖密切相关,能够明显促进肿瘤细胞的生长。2.肿瘤细胞分泌大量的TGF-β2作用于CAF细胞,使其细胞周期相关通路发生改变,致使其细胞周期阻滞在G1/S期,从而导致CAF细胞的增殖速率减慢。3.多体素~1H-MRS乳酸成像可显示肿瘤乳酸浓度的变化,其边缘快速增殖局部最明显,与免疫组化检测CAF细胞在肿瘤组织中的分布一致。