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肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）被认为是全球最普遍的恶性肿瘤之一,长期在肿瘤相关性死亡原因中排第三位。手术是治疗HCC的常规方法,但由于HCC的高侵袭性和快速发展特性,只有1/3的病例在早期被发现并可通过手术治疗。HCC的切除率小于15%,而术后复发率约为50%。这些存在的问题需要寻求新的治疗方法,以获得更好的治疗效果。声动力疗法（sonodynamic therapy,SDT）由Yumita等人于1989年提出。与光动力疗法（photodynamic therapy,PDT）类似,SDT使用低强度超声刺激异常积聚在癌细胞中的声敏剂,以产生细胞毒性效应。由于SDT的低毒性,该治疗可重复进行,特别适合不能接受手术或不能耐受放疗或化疗的老年和体质虚弱的癌症患者。声敏剂是SDT有效性的关键,在实际应用中,主要声敏剂来自于PDT的光敏剂,但由于SDT和PDT的机制不同,这些光敏剂的SDT效果并不理想。本课题通过体内外实验详细研究了新型声敏剂华卟啉钠（sinoporphyrin sodium,DVDMS）联合低剂量超声诱导人肝癌细胞（Hep-G2）凋亡的机制并和其它传统声敏剂效果进行比较,分析了DVDMS作为更优秀的声敏剂的潜在机制。在本研究中,首先利用多卷分光光度计测量DVDMS的吸收光谱,结果表明DVDMS有五个吸收峰,最大峰值位于405 nm处,而最大发射峰位于624 nm处。通过荧光显微镜下观察细胞对DVDMS的摄取情况。细胞代谢结果表明孵育5小时后DVDMS在肝癌细胞Hep-G2中浓度达最高峰,并且9小时后仍可保持较高浓度,而在肝正常细胞HL-7702中,3小时后达最高峰,之后迅速下降,因此选择了DVDMS与细胞共孵育5小时作为开始治疗时间。运用MTT法及CCK-8法检测细胞活力及流式细胞仪检测细胞凋亡及周期分布。分析表明2.5μg/ml DVDMS联合0.5 W/cm~2超声（DVDMS-SDT）可获得最佳抑制效果又可避免正常细胞损伤。在此条件下,DVDMS-SDT对正常细胞HL-7702增殖无影响。DVDMS-SDT抑制肿瘤细胞增殖及诱导凋亡效果明显优于同浓度下原卟啉IX（protoporphyrin IX,Pp IX）联合超声治疗的效果。细胞周期分析表明DVDMS-SDT诱导肝癌细胞G2/M期阻滞。采用western-blot分析细胞周期相关蛋白表达。结果表明DVDMS-SDT上调p21、p27等G2/M期标志性蛋白表达,下调周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinases 1,CDK 1）、细胞周期蛋白B1（cyclin B1）蛋白表达,从而达到抑制肿瘤细胞增殖的效果。同时western-blot检测发现DVDMS-SDT通过上调肿瘤蛋白p53（tumor protein p53,p53）及Bcl相关X蛋白（Bcl-2 associated X protein,Bax）表达,活化裂解Caspase-3,下调B淋巴细胞瘤-2（B cell lymphoma-2,Bcl-2）表达诱导肿瘤细胞凋亡。在体外细胞实验结果的基础上,进一步通过裸鼠移植瘤模型探索了DVDMS-SDT对活体肿瘤的抑制效果。通过观察移植瘤大小变化,裸鼠体重变化及生存时间检测表明DVDMS-SDT明显抑制肝癌细胞移植瘤生长,延长裸鼠生存时间,同时对裸鼠的体重无明显影响。免疫组化检测发现移植瘤内凋亡相关蛋白表达变化与体外western-blot结果一致。这些结果表明DVDMS-SDT是一种安全有效的肝癌治疗手段。进一步,运用荧光探针通过荧光显微镜检测了细胞内活性氧（reactive oxygen species,ROS）的生成并利用western-blot检测了ROS对凋亡相关蛋白的表达。DVDMS-SDT明显导致ROS生成,并通过ROS调控凋亡相关蛋白表达。加入N-乙酰半胱氨酸（ROS清除剂）后可逆转DVDMS-SDT诱导肝癌细胞凋亡及凋亡相关蛋白的表达。此外,本研究探索了DVDMS-SDT诱导肝癌细胞中产生ROS的类型。首先,CCK-8法检测细胞活力实验表明,单线态氧不是DVDMS-SDT产生的主要毒性介质。其次,采用过氧化氢（hydrogen peroxide,H2O2）探针及超氧阴离子（superoxide anion,.O2-）探针检测结果表明,DVDMS-SDT过程中通过空化效应产生过氧化氢及超氧阴离子,且与DVDMS浓度,超声强度及超声辐射时间呈线性正相关。在相同的摩尔浓度（3μM）下,DVDMS产生过氧化氢及超氧阴离子的速率远高于Pp IX及血卟啉单甲醚（hematoporphyrin monomethyl ether,HMME）。此外缺氧环境对DVDMS-SDT诱导肝癌细胞凋亡及产生过氧化氢无明显影响。综上所述,本研究证实了DVDMS介导的SDT疗法可以有效的抑制肝癌细胞增殖,诱导癌细胞凋亡,在体内具有良好的抗肿瘤效果。其机制是通过产生过氧化氢及超氧阴离子调控p53/Caspase-3通路蛋白表达变化。更重要的是,DVDMS-SDT在低氧环境下仍能保持较高的抗肿瘤效果,表明DVDMS-SDT可能特别适合缺氧环境下的肿瘤治疗。