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肿瘤治疗中的放射增敏剂研究一直是放射治疗肿瘤的热门课题，它能在保证杀死肿瘤细胞的基础上，有效降低放射剂量，从而降低射线对正常组织的损伤。相比X和γ射线等低LET射线辐射，高LET射线辐射更容易引起DNA分子损伤，诱导肿瘤细胞凋亡，但是对于高LET射线(如重离子束)的放射增敏作用研究的不多，对增敏剂种类的研究就更少。一氧化氮(NO)是近年发现的对诱导细胞凋亡具有重要作用的明星分子，为了探索一氧化氮作为重离子治癌的辐射增敏剂的相关机理和应用前景，本文采用NO与12C6+离子束(或X射线)辐照协同作用人肝癌细胞(SMMC-7721细胞和HepG2细胞)，研究了NO与辐照相结合对两种细胞的生物学效应影响，为重离子治癌中放射增敏剂的临床应用提供了理论基础和实验依据。本研究主要内容和结果如下：
1、重离子辐射与X射线相比，能够更有效地杀死肿瘤细胞
实验采用12C6+和X射线辐射SMMC-7721细胞和HepG2细胞；克隆形成率实验测定辐射后细胞生长增殖情况；AO/EB染色测定辐射后24小时细胞凋亡过程和死活比率；流式细胞仪检测辐照后24小时细胞的周期变化情况。结果显示，经重离子辐射的肿瘤细胞的存活率均低于X射线辐射的肿瘤细胞的存活率，通过流式细胞仪的细胞周期检测发现照射后的细胞均有不同程度的细胞周期阻滞，而重离子照射细胞的周期阻滞更加明显。
2、NO能够增加肿瘤细胞的辐射敏感性
0.1mmol/L硝普钠(sodium nitroprusside，SNP，NO的前体)预处理SMMC-7721细胞4小时，然后用X射线辐照，发现细胞的克隆形成率显著低于单纯辐照组；AO/EB双染法检测的细胞死亡百分率(坏死细胞与凋亡细胞总数/总细胞数)高于单纯辐射组。单纯辐照组细胞的死亡百分率在照射6Gy时为58.74±3.46％，而SNP处理组细胞的死亡百分率在仅照射2Gy时即为61.57±9.53％。细胞周期检测显示，单纯辐照细胞出现了G2/M期阻滞，SNP处理组细胞在低剂量(4Gy以下)时主要表现为G0/G1期阻滞，在高剂量时出现明显的G2/M期阻滞(8Gy时，P＜0.05)。0.1mmol/L SNP预处理HepG2细胞四小时，然后用12C6+辐照，发现细胞的克隆形成率远远低于单纯辐照组，AO/EB双染法检测的细胞存活分数在1Gy时开始就已远低于单纯辐照组，细胞周期检测表明，单纯辐照组与SNP处理组细胞均出现了S期阻滞，但SNP处理组尤其在高辐射剂量(4Gy以上)时其S期阻滞更加明显。
3、NO的放射敏感效果在一定浓度范围内存在浓度效应关系
分别用含有0.1mmol/L和0.2mmol/L SNP的培养液孵育处于对数生长期的肝癌细胞SMMC-1721，四个小时后，用12C6+离子照射，然后将细胞换为普通培养液培养。用克隆形成法观察细胞存活情况，同时在辐照24h后用流式细胞仪检测细胞周期的变化。结果表明，较高浓度SNP(0.2mmol/L)产生的NO能够通过与12C6+离子照射协同作用，降低肝癌细胞SMMC-7721的细胞存活率，促进细胞死亡，并使细胞阻滞至G2/M期，而加入较低浓度SNP(0.1mmol/L)的细胞组则与单纯照射组没有发生显著性差异，这一结果提示一氧化氮可能是一种在一定浓度范围内存在浓度效应关系的辐射增敏剂。也可以据此通过调整SNP药物的浓度的不同来增加重离子治癌区域内的细胞的放射敏感性，这使NO的放射增敏作用与重离子辐射的适形治疗有机结合，提高肿瘤区域的放射敏感性。
4、NO对不同细胞系的辐射增敏作用效果并不完全相同
通过SMMC-7721和HepG2细胞两种细胞的对比实验发现，NO对不同的细胞系具有不同的放射增敏作用，在相同NO浓度情况下，HepG2比SMMC-7721对重离子辐射更敏感，表明NO作为一种放射增敏剂，对细胞具有较高的特异性，在临床上应用时需对其充分考虑。