几种人体上皮性肿瘤矿化灶中锌的晶体化学行为及其对病变的响应

This project focuses on the crystal chemistry behavior of zinc and its relationship with several epithelial tumors, such as breast, thyroid and ovary tumors. To study this critical scientific issue, interdisciplinary researches through mineralogical and biomedical methods will be involved. Systematical tests will be conducted on the concentration, state, distribution, coordination, isotopic content and fractionation of zinc in mineralization and surrounding tissues as well as body fluid in different diseases (breast cancer (malignant), breast fibroadenoma (benign), thyroid cancer (malignant), thyroid adenoma (benign), ovarian cancer (malignant), ovarian teratoma (benign)), and different stages of cancer. Synthetic experiments of carbonate hydroxyapatite in simulated body fluid will be carried out to study the crystal chemistry behavior of zinc and its isotopes during the process. Immunohistochemical examination of zinc transporter ZIP proteins in the lesions will also be performed. Based on the above experimental researches, the crystal chemistry behavior of zinc and its responses to several epithelial tumors especially the cancer foci will be revealed, and the relationship between zinc and mineralization in epithelial tumors as well as their function during the process of disease occurrence and development will be discussed. These researches will provide scientific basis of early detection of cancer, proof of new diagnostic or therapeutic target, as well as the development of new diagnostic and therapeutic methods.

本项目拟围绕人体乳腺、甲状腺和卵巢肿瘤等几种人体上皮性肿瘤矿化灶中锌元素的晶体化学行为及其对病变的响应机制这一科学问题开展矿物学和生物医学交叉研究。针对不同疾病类型(乳腺癌(恶性)、乳腺纤维腺瘤(良性)、甲状腺癌(恶性)、甲状腺腺瘤(良性)、卵巢癌(恶性)、卵巢畸胎瘤(良性))及不同癌变阶段矿化物质与相邻组织和体液中锌元素的含量、赋存状态、分布、分配以及同位素含量和分馏等进行系统测试，结合模拟体液条件下合成碳羟磷灰石过程中锌及其同位素的晶体化学行为研究，同时开展病灶中锌转运蛋白ZIP表达水平的免疫组化测试，揭示几种上皮性肿瘤，尤其是癌灶中锌的晶体化学行为及其对病变的响应机制，探讨上皮性肿瘤中锌与矿化的关系及其在疾病发生发展过程中的作用，为癌变的早期发现、确定新的诊疗靶位及开发新的诊疗方法提供科学依据。

本项目围绕人体乳腺、甲状腺和卵巢肿瘤等几种上皮性肿瘤矿化灶中锌元素的晶体化学行为及其对病变的响应机制这一科学问题，针对不同疾病类型及不同癌变阶段矿化物质与相邻组织中锌元素的含量、赋存状态、分布以及同位素含量和分馏等开展矿物学和生物医学交叉研究，结合模拟体液条件下含锌羟磷灰石的合成以及病灶中锌转运蛋白ZIP表达水平的免疫组化测试，揭示几种上皮性肿瘤病灶中锌的晶体化学行为及其对病变的响应机制，探讨上皮性肿瘤中锌与矿化的关系及其在疾病发生发展过程中的作用，同时，对比心脑血管系统病灶中的病理性矿化特征。.结果显示，各病变矿化中的Zn含量均高于相应组织中Zn含量，更高于正常组织的Zn含量。即Zn趋向于向病变组织富集，并进一步富集于矿化沉淀中；不同上皮瘤的矿化物以及病变组织间的Zn含量差异均不大；良恶性肿瘤间对比，恶性病变(如乳腺癌)的矿化中Zn含量略高于良性病变(如乳腺纤维腺瘤和乳腺增生症)，但其间差异并不显著；良恶性病变组织间对比同样如此；相对于正常组织，病变组织64Zn更富集，而矿化物相对于病变组织则更富集66Zn，即在病灶中，66Zn趋向于进入矿化沉淀中，而更轻的64Zn则趋于存在于组织中；不同病种，无论矿化物还是组织间，66Zn/64Zn的差异均不显著；ZIP锌转运蛋白在肿瘤病灶中高表达，表明其参与锌离子的转运。研究结果表明，上皮性肿瘤病变过程中，在锌转运蛋白作用下，Zn向病灶富集；Zn的富集可能进一步促进病变的发展。当出现矿物质沉淀，即钙化时，Zn更趋向于进入沉淀的矿物中，同时可能使病灶组织中Zn含量有所降低。晶体化学研究表明，沉淀物中，Zn以填充羟磷灰石中Ca2位的空位质子缺陷复合体进入羟磷灰石晶格。Zn同位素在病灶的矿化物和组织间分配表现为矿化物中富集重同位素66Zn，而组织则富集轻同位素64Zn。研究成果对认识乳腺等上皮性肿瘤疾病与矿化的关系有重要意义，对了解与矿化有关的上皮性肿瘤的发生与演变有重要参考价值。