结肠早癌自体荧光内镜诊断系统研究Ⅱ.肿瘤组织与正常组织自体荧光机制研究
作者：唐贵林 刘蔚东 张阳德 杨林
单位：唐贵林(国防科学技术大学)；刘蔚东 张阳德 杨林(卫生部肝胆肠外科研究中心 长沙 410008)
关键词：显微自体荧光图像；肿瘤；正常组织；内镜诊断
中国内镜杂志000201 正常结肠组织和癌组织的自体荧光存在差异，主要表现在正常组织的荧光强度高于癌组织，二者有各自的特征峰，这是自体荧光光谱分析用于早期诊断的前提。现主要从两个方面解释产生这种荧光差异的原因。一是癌变后组织的生化环境发生了改变，如癌组织能特异性聚集血卟啉，所以癌组织的荧光谱在690nm处存在特征峰和荧光强度高于正常组织。其二是肠壁粘膜和粘膜下层形态结构的改变，由于粘膜下胶原组织被癌组织代替和粘膜增厚的滤网效应，使从组织粘膜表面所能采集的荧光减少。到目前为止结肠组织内荧光分子和他们的空间分布尚未完全清楚，所以产生这种荧光差异的确切原因有待于进一步研究。
, 百拇医药
分类号 R735.5+5
A STUDY ON AUTOFLUORESCENCE ENDOSCOPIC
DIAGNOSTIC SYSTEM FOR EARLY COLONIC CANCER (Ⅱ MECHANISM
OF AUTOFLUORESCENCE DIFFERENCES BETWEEN NEOPLASM
TISSUE AND NORMAL TISSUE)
Liu Weidong Zhang Yangde Tang Guilin
(National Hepatobiliary and Enteric Surgery Research Center, Ministry of Health,Affiliated Xiangya Hospital of Hunan Medical University, Changsha, Hunan 410008)
, 百拇医药
Abstract: There is difference of laser-induced autoflurescence between colonic carcinoma tissue and normal tissue. The fluorescence intensity of colonic carcinoma tissue is significant lower than normal tissue. And the carcinoma tissue and normal tissue have their characteristic peaks in their spectral curves, respectively. As a result, the laser-induced autofluorescence can be used for the early diagnosis of colonic carcinoma. There are two main causes to explain the difference from the investigated results. First, the biochemical circumstance changes after the colon tissue changes from normal to cancer. For instance, the carcinoma tissue can accumulate endogenous hematoporphrin so that there is a characteristic peak in 690nm, but the fluorescence intensity is lower than normal tissue and the normal tissue has not a typical peak in 690nm. On the other hand, the morphological architectures of the colonic mucosa and submucosa change after cancer occurs. The fluorescence quantum collected from the surface of the colon mucosa reduces because the collagen, which is one of the main fluorophores, is replaced by the cancer cells, and the screening effect of the thicker mucosa in colonic cancer when the fluorescence escapes through the mucosa. However, the reason which results in the differences is waiting for further investigation for the exact fluorophore molecules and their spatial distribution inside the colon tissue are not yet known.
, 百拇医药
激光诱导自体荧光光谱分析技术用于肿瘤的诊断一直倍受关注，人们已对激光诱导生物组织自体荧光进行了临床研究，发现肿瘤和正常组织的自体荧光在荧光强度和特征峰、率荧光等方面存在差异[1～3]，并从生化和形态学等方面对肿瘤和正常组织的自体荧光差异机制进行了研究。
1 生物组织自体荧光生化基础
荧光物质又叫荧光团，在植物组织中含量丰富。在动物组织、结缔组织纤维(胶原蛋白、弹性蛋白)和脂褐素中均有强自体荧光。细胞内大多数自体荧光被认为是由结合于一个脱氢酶的腺粒体组分的NADH所致。研究表明，生荧团广泛存在于人的组织或体液中，如色氨酸、酪氨酸及含有这些分子的有机化合物，体内的许多酶和辅酶、嘌呤、嘧啶、卟啉等代谢产物均为产生自体荧光的物质基础。由于肿瘤在发生及代谢方面的特殊性，导致某些物质的变化，从而产生荧光波谱的特殊变化，主要表现为荧光强度和波形有改变，因此利用组织自体荧光光谱的改变可与正常组织作出区别。
, 百拇医药
目前，对生物体内生荧团的分子结构及荧光特性的研究正在深入，附表总结了生物体内产生荧光的分子及它们的荧光峰值。
卟啉：由于一些大肠癌荧光光谱中出现的波峰与卟啉化合物的荧光释放峰相似，认为该波峰主要与来自卟啉衍生的特征的荧光有关。张阳德[4，5]研究发现大肠癌组织能特导性积聚内源性血卟啉，血卟啉含量(ng/g组织)大肠癌组织(39.01±14.49)>癌旁组织(29.16±9.78)>远癌组织(23.16±9.04)。因大肠癌组织的荧光光谱在(644.3±5.7)nm处存在强度高于正常大肠组织的特异波峰，且与血卟啉荧光发散光谱相似，认为大肠癌组织(644.3±5.7)nm处荧光光谱与血卟啉有关。
附表 生物体内产生荧光的主要分子及它们的荧光峰值 生荧团
激发/发射峰最大值(nm)
还原型烟酰胺腺嘌呤核苷酸(NADH)
, 百拇医药
340/460
核黄素/FMN/FAD
460/520，445/525
胶原蛋白
335/390
弹性蛋白
335/400
色氨酸
280/340，287/348
PPⅨ(血卟啉Ⅸ)
390/630，680
吡哆醛磷酸“席夫”碱
, 百拇医药
325/430(亚胺形式)
410/507(稀胺形式)
吡哆醛酸酯
365/425
酪氨酸
275/303
3-羟基邻氨基苯甲酸
325/425
5/羟基邻氨基苯甲酸
340/430
4-吡哆醛酸
340/430
, 百拇医药
DPNH/TPNH
360，340/456
腺苷，腺苷酸，腺嘌呤
285-300/380-400
鸟嘌呤
275/350
二甲基氨基鸟嘌呤
290/368
Vit C
390/530
Vit D
390/480
, 百拇医药
胆红素
460/515
NADH和黄素：NADH以前已确定为组织荧光素(最佳激光波长为340nm、最大的释放峰为460nm)，自体荧光在体内可用于控制氧化还原反应[6]。类似的，黄素也认为是荧光的主要来源。但Izuishi K等[7]应用高效液相色谱仪测定了人类结肠组织内黄素的含量，发现正常组织和癌、腺瘤组织的黄素含量没有显著差异，认为黄素和NAD(P)H对结肠组织荧光无影响。
胶原：胶原是结肠组织的成份之一，最佳激发波长和最大释放峰分别在340nm和390nm[6]。Izuishi[7]等应用荧光显微镜检查正常结肠、腺瘤和癌组织固定切片的荧光部位和在蓝光激发下(400～440nm)的荧光属性，发现正常结肠组织在粘膜下层显示强荧光，该荧光来源于胶原。DaCosta等[8]采用共聚焦荧光显微镜(Confocal Fluorescence Microscopy,CFM)，对结肠正常组织和腺瘤、腺癌组织全层进行480～750nm范围的显微荧光分析，认为正常结肠组织以胶原荧光起主导作用，且主要局限于粘膜下层。而腺瘤这种分布严重破坏，不局限于某一单层。Zonios等[9]的研究支持上述观点，认为腺瘤的荧光强度低于正常粘膜组织，且曲线平坦，是因为腺瘤粘膜层的主要荧光物质胶原蛋白减少。
, 百拇医药
实际收集到的自体荧光并非某单一化合物的荧光光谱，而可能是多种化合物荧光的共同光谱。Schomacker等[6，10]研究报告正常结肠光谱在390nm和460nm处有高峰出现，与相应的物质作对比后，确信这二个峰来自肠壁内的胶原蛋白和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。在正常肠壁，这二种物质含量较多，因而荧光强度较高；在癌组织，由于癌细胞的破坏作用，正常的肠壁被癌细胞所取代，癌细胞的荧光较弱，因而癌组织的荧光强度较低。在425nm处有一低峰，是由于血红蛋白吸收所致荧光强度的下降。Romer等[11]也认为正常结肠荧光的主峰来自肠壁内的胶原蛋白等，其荧光强度高，主峰偏紫光侧；癌组织荧光主要来自癌细胞内所含的卟啉类物质，主峰偏红光侧。生物组织包含十分复杂的分子成份，激光诱导的组织荧光光谱也相当复杂。深入了解生物组织的荧光物质及其自体荧光特征，是处理荧光光谱数据、得到其中隐含的特异性变化的前提之一。
2 生物组织自体荧光的形态学基础
, http://www.100md.com 生物组织内的化合物能发出其特定的荧光信号，良性组织和恶性组织(包括癌前期病变)的生化特性不同，对应的自体荧光光谱也存在特异性，这种差别反映了病变组织的特异性。肠壁组织是一个多成份、多形态的复杂有机体，自体荧光诱导产生后，在辐射过程中被生物组织吸收和发生散射，收集观察到的荧光已发生了复杂的变化。另外，激发光穿透肠壁组织，也受到肠壁形态结构、理化状态的影响。肠粘膜厚度、形态不同，吸收激发光的能力有差别，诱导产生的荧光也必然不同。肠壁组织能吸收激发光或荧光物质所发射的荧光，减少观察到的荧光，即所谓“内滤光效应”。观察到的生物组织自体荧光是经过了“内滤光效应”之后的荧光，是生物组织生化、形态结构的整体反映。研究组织的形态结构与观察到荧光光谱的关系，有利于进一步明确荧光光谱的本质特征，提高自体荧光光谱的诊断价值。
DaCosta等[8]研究证实，肠壁组织形态的改变对LIF的影响很敏感，包括粘膜厚度、粘膜组织成份的改变、粘膜下胶原的再分布、粘膜血量的显著增加。Izuishi K等[7]认为组织荧光取决于粘膜厚度，病变组织荧光衰减的原因可能是胶原荧光的减少，包括粘膜厚度的滤网效应和粘膜下组织被癌组织替代。
, 百拇医药
Zonios等[9]研究正常粘膜和腺瘤的LIF来源时发现：粘膜下层荧光强度是粘膜上的10倍。粘膜吸收激光和衰减荧光，如果粘膜足够厚，则收集观察不到粘膜下层组织中能产生很亮的组织荧光；是如果粘膜很薄(如正常粘膜)，衰减很弱，粘膜下层组织可产生很亮的组织荧光。腺瘤的荧光强度小于正常结肠粘膜，可能是因为固有层分化不良的腺管趋向于代替产生荧光的胶原。由于腺瘤内富含血红蛋白的微血管增多，腺瘤对370nm激光和返回荧光有更大的衰减。这些结果与Wang等[12]的研究一致。他们研究了粘膜厚度与荧光强度的关系，息肉样腺瘤粘膜肌层皱起很明显，隆起病灶中心与周边的粘膜厚度不一致，中心粘膜的平均厚度为(510±40)μm，左右半径中点粘膜厚度分别为(1!500±340)μm、(1!500±420)μm，中心平均厚度是左右半径中点的34%。非息肉样腺瘤很少有粘膜肌层异常，中心粘膜平均厚度为(640±50)μm，左右半径中点厚度分别为(690±130)μm、(690±120)μm，中心厚度为左右半径中点的93%。正常粘膜的平均厚度为(460±50)μm。Wang等认为息肉样腺瘤的荧光中心最大，是因为中心粘膜层足够薄，允许一些激发光的传播和荧光从粘膜下层返回(与瘤灶边缘相比)。非息肉样腺瘤粘膜厚度相当一致，中心为640μm，中央为周边厚度的93%，这可以解释非息肉样腺瘤有相当一致的荧光强度。正常粘膜厚度为460μm，其厚度较前二者薄，所以其强度最强，而非息肉样腺瘤的荧光强度居中。Zonios等[9]的研究也支持上述观点，认为腺瘤的荧光强度低于正常粘膜组织，且曲线平坦，是由于腺瘤粘膜层的主要荧光物质胶原蛋白减少，而且粘膜厚度增加，使得粘膜下层物质的荧光几乎不发生作用。
, http://www.100md.com
DaCosta等[8]应用CFM对结肠正常组织和腺瘤、腺癌组织全层进行480～750nm范围的显微光谱分析，研究了荧光光谱与组织形态、生理和生化改变的关系。结果表明，和正常组织相比，腺瘤与瘤癌粘膜层的结构完整性发生明显改变。正常结肠以胶原荧光起主导作用，且主要局限于粘膜下层；而在腺瘤这种分布严重破坏，不局限于某一单层。正常结肠组织和肿瘤前期、肿瘤组织细胞/基质的分布和粘膜自体荧光的光谱组成存在显著差异。
另外，也有研究认为，肠壁主要荧光物质胶原蛋白的特征荧光在420nm附近，但正常和腺瘤的峰值强度在460nm，该位移是由于大的氧合血红蛋白分子在420nm附近有几个强光谱吸收带，影响收集组织的荧光光谱[9]。Schomacker等[6]的研究也证实腺瘤的血管密度显著增加，引起激发光和释放荧光衰减(540nm、580nm)。
总之，观察到的自体荧光是组织中多种物质荧光的重叠效应，并经组织吸收和散射的结果。进一步研究所能采集到的生物组织自体荧光的来源机制，指导处理荧光光谱数据，建立能提高自体荧光用于癌前期病变或癌症诊断的敏感性和特异性的数学模型，以利于计算机处理，是自体荧光光谱技术应用于临床的关键。
, 百拇医药
国家“九五”科技攻关专题，编号96-901-07-04
参 考 文 献
1，张阳德，刘蔚东，杨 川，等.结肠早癌自体荧光内镜诊断系统研究 I.结肠组织显微自体荧光图像分析.中国内镜杂志，2000；6(1)：1
2，Zheng W,Krishnan SM,Huang ZW， et al.Laser-induced fluorescence microsocpy of human lung tissues.SPIE,1999;3863:310～315
3，Banerjee B,Miedema B,Chandresekhar HR.Emission spectra of colonic tissue and endogenous fluorophores.Am J Med Sci,1998;316(3):220～226
, 百拇医药
4，张阳德，万小平，范春，等.大肠早癌自体荧光检测系统研究Ⅰ.大肠癌自体荧光光谱诊断研究.中国内镜杂志，1995；1(1)：6
5，万小平，张阳德，范春，等.大肠早癌自体荧光检测系统研究Ⅱ.大肠癌自体荧光物质——血卟啉研究.中国内镜杂志，1996；2(1)：3
6，Schomacker KT,Frisoli JK,Compton CC,et al.Ultraviolet laser-induced fluorescence of colonic polyps.Gastroenterology,1992；102:4 Pt 1,1155～1160
7，Izuishi KH,Tajiri H,Fujii T,et al.The basis for the decreased autofluoresence of adenoma and cancer of the colon by laser-induced fluorescence endoscopy.Gastroenterology,1998;114(4):A615
, http://www.100md.com
8，DaCosta R,Lilge L,Kost J,et al.Confocal fluorescence microsopy(CFM) and modeling of tissue changes in laser induced fluorescence endoscopy(LIFE) of human esophageal,gastric and colonic neoplasias.Gastroenterology,1998;114(4):A583
9，Zonios GI,Cothren RM,Arendt JT,et al.Morphological model of human colon tissue fluorescence.IEEE transactions on biomedical engineering,1996;43(2):113
10，Schomacker KT,Frisoli JK,Compton CC,et al.Ultraviolet laser-induced fluorecence of colonic tissue:basic biology and diagnostic potential.Lasers Surg Med,1992;12(1):63～78
, 百拇医药
11，Romer TJ,Fitzmaurice M,Cothern RM,et al.Laser-induced fluorescence microscopy of normal colon and dysplasia in colonic adenomas:Implications for spectroscopic diagnosis.AJG, 1995;90(1)1:81～87
12，Wang TD,Dan VJ,Crawford JM,et al.Fluorescence endoscopic imaging of human colonic adenomas.Gastroenterology, 1996;111:1182～1191
(2000-02-10收稿), http://www.100md.com
单位：唐贵林(国防科学技术大学)；刘蔚东 张阳德 杨林(卫生部肝胆肠外科研究中心 长沙 410008)
关键词：显微自体荧光图像；肿瘤；正常组织；内镜诊断
中国内镜杂志000201 正常结肠组织和癌组织的自体荧光存在差异，主要表现在正常组织的荧光强度高于癌组织，二者有各自的特征峰，这是自体荧光光谱分析用于早期诊断的前提。现主要从两个方面解释产生这种荧光差异的原因。一是癌变后组织的生化环境发生了改变，如癌组织能特异性聚集血卟啉，所以癌组织的荧光谱在690nm处存在特征峰和荧光强度高于正常组织。其二是肠壁粘膜和粘膜下层形态结构的改变，由于粘膜下胶原组织被癌组织代替和粘膜增厚的滤网效应，使从组织粘膜表面所能采集的荧光减少。到目前为止结肠组织内荧光分子和他们的空间分布尚未完全清楚，所以产生这种荧光差异的确切原因有待于进一步研究。
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分类号 R735.5+5
A STUDY ON AUTOFLUORESCENCE ENDOSCOPIC
DIAGNOSTIC SYSTEM FOR EARLY COLONIC CANCER (Ⅱ MECHANISM
OF AUTOFLUORESCENCE DIFFERENCES BETWEEN NEOPLASM
TISSUE AND NORMAL TISSUE)
Liu Weidong Zhang Yangde Tang Guilin
(National Hepatobiliary and Enteric Surgery Research Center, Ministry of Health,Affiliated Xiangya Hospital of Hunan Medical University, Changsha, Hunan 410008)
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Abstract: There is difference of laser-induced autoflurescence between colonic carcinoma tissue and normal tissue. The fluorescence intensity of colonic carcinoma tissue is significant lower than normal tissue. And the carcinoma tissue and normal tissue have their characteristic peaks in their spectral curves, respectively. As a result, the laser-induced autofluorescence can be used for the early diagnosis of colonic carcinoma. There are two main causes to explain the difference from the investigated results. First, the biochemical circumstance changes after the colon tissue changes from normal to cancer. For instance, the carcinoma tissue can accumulate endogenous hematoporphrin so that there is a characteristic peak in 690nm, but the fluorescence intensity is lower than normal tissue and the normal tissue has not a typical peak in 690nm. On the other hand, the morphological architectures of the colonic mucosa and submucosa change after cancer occurs. The fluorescence quantum collected from the surface of the colon mucosa reduces because the collagen, which is one of the main fluorophores, is replaced by the cancer cells, and the screening effect of the thicker mucosa in colonic cancer when the fluorescence escapes through the mucosa. However, the reason which results in the differences is waiting for further investigation for the exact fluorophore molecules and their spatial distribution inside the colon tissue are not yet known.
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激光诱导自体荧光光谱分析技术用于肿瘤的诊断一直倍受关注，人们已对激光诱导生物组织自体荧光进行了临床研究，发现肿瘤和正常组织的自体荧光在荧光强度和特征峰、率荧光等方面存在差异[1～3]，并从生化和形态学等方面对肿瘤和正常组织的自体荧光差异机制进行了研究。
1 生物组织自体荧光生化基础
荧光物质又叫荧光团，在植物组织中含量丰富。在动物组织、结缔组织纤维(胶原蛋白、弹性蛋白)和脂褐素中均有强自体荧光。细胞内大多数自体荧光被认为是由结合于一个脱氢酶的腺粒体组分的NADH所致。研究表明，生荧团广泛存在于人的组织或体液中，如色氨酸、酪氨酸及含有这些分子的有机化合物，体内的许多酶和辅酶、嘌呤、嘧啶、卟啉等代谢产物均为产生自体荧光的物质基础。由于肿瘤在发生及代谢方面的特殊性，导致某些物质的变化，从而产生荧光波谱的特殊变化，主要表现为荧光强度和波形有改变，因此利用组织自体荧光光谱的改变可与正常组织作出区别。
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目前，对生物体内生荧团的分子结构及荧光特性的研究正在深入，附表总结了生物体内产生荧光的分子及它们的荧光峰值。
卟啉：由于一些大肠癌荧光光谱中出现的波峰与卟啉化合物的荧光释放峰相似，认为该波峰主要与来自卟啉衍生的特征的荧光有关。张阳德[4，5]研究发现大肠癌组织能特导性积聚内源性血卟啉，血卟啉含量(ng/g组织)大肠癌组织(39.01±14.49)>癌旁组织(29.16±9.78)>远癌组织(23.16±9.04)。因大肠癌组织的荧光光谱在(644.3±5.7)nm处存在强度高于正常大肠组织的特异波峰，且与血卟啉荧光发散光谱相似，认为大肠癌组织(644.3±5.7)nm处荧光光谱与血卟啉有关。
附表 生物体内产生荧光的主要分子及它们的荧光峰值 生荧团
激发/发射峰最大值(nm)
还原型烟酰胺腺嘌呤核苷酸(NADH)
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340/460
核黄素/FMN/FAD
460/520，445/525
胶原蛋白
335/390
弹性蛋白
335/400
色氨酸
280/340，287/348
PPⅨ(血卟啉Ⅸ)
390/630，680
吡哆醛磷酸“席夫”碱
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325/430(亚胺形式)
410/507(稀胺形式)
吡哆醛酸酯
365/425
酪氨酸
275/303
3-羟基邻氨基苯甲酸
325/425
5/羟基邻氨基苯甲酸
340/430
4-吡哆醛酸
340/430
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DPNH/TPNH
360，340/456
腺苷，腺苷酸，腺嘌呤
285-300/380-400
鸟嘌呤
275/350
二甲基氨基鸟嘌呤
290/368
Vit C
390/530
Vit D
390/480
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胆红素
460/515
NADH和黄素：NADH以前已确定为组织荧光素(最佳激光波长为340nm、最大的释放峰为460nm)，自体荧光在体内可用于控制氧化还原反应[6]。类似的，黄素也认为是荧光的主要来源。但Izuishi K等[7]应用高效液相色谱仪测定了人类结肠组织内黄素的含量，发现正常组织和癌、腺瘤组织的黄素含量没有显著差异，认为黄素和NAD(P)H对结肠组织荧光无影响。
胶原：胶原是结肠组织的成份之一，最佳激发波长和最大释放峰分别在340nm和390nm[6]。Izuishi[7]等应用荧光显微镜检查正常结肠、腺瘤和癌组织固定切片的荧光部位和在蓝光激发下(400～440nm)的荧光属性，发现正常结肠组织在粘膜下层显示强荧光，该荧光来源于胶原。DaCosta等[8]采用共聚焦荧光显微镜(Confocal Fluorescence Microscopy,CFM)，对结肠正常组织和腺瘤、腺癌组织全层进行480～750nm范围的显微荧光分析，认为正常结肠组织以胶原荧光起主导作用，且主要局限于粘膜下层。而腺瘤这种分布严重破坏，不局限于某一单层。Zonios等[9]的研究支持上述观点，认为腺瘤的荧光强度低于正常粘膜组织，且曲线平坦，是因为腺瘤粘膜层的主要荧光物质胶原蛋白减少。
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实际收集到的自体荧光并非某单一化合物的荧光光谱，而可能是多种化合物荧光的共同光谱。Schomacker等[6，10]研究报告正常结肠光谱在390nm和460nm处有高峰出现，与相应的物质作对比后，确信这二个峰来自肠壁内的胶原蛋白和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。在正常肠壁，这二种物质含量较多，因而荧光强度较高；在癌组织，由于癌细胞的破坏作用，正常的肠壁被癌细胞所取代，癌细胞的荧光较弱，因而癌组织的荧光强度较低。在425nm处有一低峰，是由于血红蛋白吸收所致荧光强度的下降。Romer等[11]也认为正常结肠荧光的主峰来自肠壁内的胶原蛋白等，其荧光强度高，主峰偏紫光侧；癌组织荧光主要来自癌细胞内所含的卟啉类物质，主峰偏红光侧。生物组织包含十分复杂的分子成份，激光诱导的组织荧光光谱也相当复杂。深入了解生物组织的荧光物质及其自体荧光特征，是处理荧光光谱数据、得到其中隐含的特异性变化的前提之一。
2 生物组织自体荧光的形态学基础
, http://www.100md.com 生物组织内的化合物能发出其特定的荧光信号，良性组织和恶性组织(包括癌前期病变)的生化特性不同，对应的自体荧光光谱也存在特异性，这种差别反映了病变组织的特异性。肠壁组织是一个多成份、多形态的复杂有机体，自体荧光诱导产生后，在辐射过程中被生物组织吸收和发生散射，收集观察到的荧光已发生了复杂的变化。另外，激发光穿透肠壁组织，也受到肠壁形态结构、理化状态的影响。肠粘膜厚度、形态不同，吸收激发光的能力有差别，诱导产生的荧光也必然不同。肠壁组织能吸收激发光或荧光物质所发射的荧光，减少观察到的荧光，即所谓“内滤光效应”。观察到的生物组织自体荧光是经过了“内滤光效应”之后的荧光，是生物组织生化、形态结构的整体反映。研究组织的形态结构与观察到荧光光谱的关系，有利于进一步明确荧光光谱的本质特征，提高自体荧光光谱的诊断价值。
DaCosta等[8]研究证实，肠壁组织形态的改变对LIF的影响很敏感，包括粘膜厚度、粘膜组织成份的改变、粘膜下胶原的再分布、粘膜血量的显著增加。Izuishi K等[7]认为组织荧光取决于粘膜厚度，病变组织荧光衰减的原因可能是胶原荧光的减少，包括粘膜厚度的滤网效应和粘膜下组织被癌组织替代。
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Zonios等[9]研究正常粘膜和腺瘤的LIF来源时发现：粘膜下层荧光强度是粘膜上的10倍。粘膜吸收激光和衰减荧光，如果粘膜足够厚，则收集观察不到粘膜下层组织中能产生很亮的组织荧光；是如果粘膜很薄(如正常粘膜)，衰减很弱，粘膜下层组织可产生很亮的组织荧光。腺瘤的荧光强度小于正常结肠粘膜，可能是因为固有层分化不良的腺管趋向于代替产生荧光的胶原。由于腺瘤内富含血红蛋白的微血管增多，腺瘤对370nm激光和返回荧光有更大的衰减。这些结果与Wang等[12]的研究一致。他们研究了粘膜厚度与荧光强度的关系，息肉样腺瘤粘膜肌层皱起很明显，隆起病灶中心与周边的粘膜厚度不一致，中心粘膜的平均厚度为(510±40)μm，左右半径中点粘膜厚度分别为(1!500±340)μm、(1!500±420)μm，中心平均厚度是左右半径中点的34%。非息肉样腺瘤很少有粘膜肌层异常，中心粘膜平均厚度为(640±50)μm，左右半径中点厚度分别为(690±130)μm、(690±120)μm，中心厚度为左右半径中点的93%。正常粘膜的平均厚度为(460±50)μm。Wang等认为息肉样腺瘤的荧光中心最大，是因为中心粘膜层足够薄，允许一些激发光的传播和荧光从粘膜下层返回(与瘤灶边缘相比)。非息肉样腺瘤粘膜厚度相当一致，中心为640μm，中央为周边厚度的93%，这可以解释非息肉样腺瘤有相当一致的荧光强度。正常粘膜厚度为460μm，其厚度较前二者薄，所以其强度最强，而非息肉样腺瘤的荧光强度居中。Zonios等[9]的研究也支持上述观点，认为腺瘤的荧光强度低于正常粘膜组织，且曲线平坦，是由于腺瘤粘膜层的主要荧光物质胶原蛋白减少，而且粘膜厚度增加，使得粘膜下层物质的荧光几乎不发生作用。
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DaCosta等[8]应用CFM对结肠正常组织和腺瘤、腺癌组织全层进行480～750nm范围的显微光谱分析，研究了荧光光谱与组织形态、生理和生化改变的关系。结果表明，和正常组织相比，腺瘤与瘤癌粘膜层的结构完整性发生明显改变。正常结肠以胶原荧光起主导作用，且主要局限于粘膜下层；而在腺瘤这种分布严重破坏，不局限于某一单层。正常结肠组织和肿瘤前期、肿瘤组织细胞/基质的分布和粘膜自体荧光的光谱组成存在显著差异。
另外，也有研究认为，肠壁主要荧光物质胶原蛋白的特征荧光在420nm附近，但正常和腺瘤的峰值强度在460nm，该位移是由于大的氧合血红蛋白分子在420nm附近有几个强光谱吸收带，影响收集组织的荧光光谱[9]。Schomacker等[6]的研究也证实腺瘤的血管密度显著增加，引起激发光和释放荧光衰减(540nm、580nm)。
总之，观察到的自体荧光是组织中多种物质荧光的重叠效应，并经组织吸收和散射的结果。进一步研究所能采集到的生物组织自体荧光的来源机制，指导处理荧光光谱数据，建立能提高自体荧光用于癌前期病变或癌症诊断的敏感性和特异性的数学模型，以利于计算机处理，是自体荧光光谱技术应用于临床的关键。
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国家“九五”科技攻关专题，编号96-901-07-04
参 考 文 献
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12，Wang TD,Dan VJ,Crawford JM,et al.Fluorescence endoscopic imaging of human colonic adenomas.Gastroenterology, 1996;111:1182～1191
(2000-02-10收稿), http://www.100md.com