三羥異黃酮對(duì)放射性造血損傷的防護(hù)作用及其機(jī)理研究.pdf

1、造血組織對(duì)電離輻射極為敏感，0.5Gy全身照射后就會(huì)引起血液學(xué)改變。當(dāng)全身或大部分機(jī)體受到較大劑量射線照射后，造血組織的損傷是機(jī)體最早出現(xiàn)的基本損傷之一。放射性造血損傷主要表現(xiàn)為造血功能障礙，由此誘發(fā)機(jī)體感染、出血、免疫功能抑制、死亡等。因此，全身照射后造血系統(tǒng)損傷的輕重和恢復(fù)的快慢在很大程度上影響放射病的病情和轉(zhuǎn)歸。 國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過多年的研究已經(jīng)篩選出一些輻射防護(hù)劑，其中雌激素(estrogens，Es)是研究較多的一類。除雌

2、二醇等天然Es外，人工合成的Es如己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)、已烷雌酚等對(duì)實(shí)驗(yàn)性急性放射病有良好的防治效果，不僅可提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的存活率、延長(zhǎng)其平均生存時(shí)間和促進(jìn)造血系統(tǒng)重建，而且對(duì)臨床上因腫瘤放化療所致的白細(xì)胞減少癥也有一定的療效。盡管Es對(duì)放射性造血損傷有明顯防護(hù)作用，但其對(duì)造血系統(tǒng)外組織(主要是生殖系統(tǒng))的雌活性(estrogenicaction)可導(dǎo)致嚴(yán)重的毒副作用如乳腺癌等，大大限制了其實(shí)際臨床應(yīng)用

3、。近年來一些學(xué)者正致力于通過化學(xué)合成手段來改造Es分子結(jié)構(gòu)以降低其副作用而僅保留防護(hù)放射性造血損傷的效應(yīng)。 三羥異黃酮(genistein,GEN)是大豆異黃酮的主要成分之一，其結(jié)構(gòu)與雌二醇非常相似，但雌活性僅為雌二醇的10-2～10-3倍，是一種重要的天然植物雌激素(phytoestrogen)，對(duì)人體無毒副作用。研究發(fā)現(xiàn)，GEN具有模擬和拮抗雌激素作用、抑制酪氨酸蛋白激酶(TPK)和DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ/Ⅱ活性、提高機(jī)體免疫力

4、等作用，對(duì)乳腺癌、前列腺癌等多種腫瘤以及骨質(zhì)疏松癥、心血管疾病等均有防治作用。近年來有報(bào)道，GEN可使小鼠T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的IL-2和IL-3顯著升高，對(duì)絕經(jīng)后的恒河猴乳腺和子宮內(nèi)膜增生無誘導(dǎo)作用，防止卵巢切除小鼠骨質(zhì)丟失和骨髓前B淋巴細(xì)胞增多且對(duì)該小鼠子宮萎縮無逆轉(zhuǎn)作用。提示，GEN對(duì)骨骼和造血系統(tǒng)有選擇性的雌激素效應(yīng)，而對(duì)生殖系統(tǒng)無雌活性。另外，GEN是良好的自由基清除劑，能提高輻射動(dòng)物的存活率和減輕紫外線導(dǎo)致的皮膚損傷，但對(duì)放射性造

5、血損傷是否具有防護(hù)作用的研究國(guó)外尚無報(bào)道。 基于以上分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，本課題以雄性成年健康昆明小鼠為研究對(duì)象，輻射前24h，GEN以160mg/kgb.w.劑量給小鼠灌胃，采用6.0Gy60Coγ射線一次性全身照射復(fù)制放射性造血損傷模型，觀察GEN對(duì)小鼠存活率及對(duì)相關(guān)造血指標(biāo)的影響，并與DES的輻射防護(hù)作用進(jìn)行比較。同時(shí)分析照后小鼠骨髓有核細(xì)胞(bonemarrownucleatedcells,BMNCs)細(xì)胞周期、bc

6、l-2、cyclins、CDKs基因表達(dá)及其激酶活性變化、部分造血相關(guān)因子受體的表達(dá)、血清造血活性、骨髓基質(zhì)細(xì)胞(bonemarrowstromalcells，BMSCs)粘附能力及與細(xì)胞粘附有關(guān)因子表達(dá)等變化，從造血實(shí)質(zhì)細(xì)胞和造血微環(huán)境兩個(gè)方面，探討GEN對(duì)放射性造血損傷防護(hù)作用的分子機(jī)制。 本研究主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：1.GEN對(duì)正常小鼠的生存無影響。與輻射對(duì)照組比較，輻射前24h給予GEN，小鼠照射后死亡率顯著降低，30d存活

7、率提高36.66％，平均生存天數(shù)延長(zhǎng)3.53d，保護(hù)系數(shù)為1.60。提示，GEN具有較強(qiáng)的輻射防護(hù)作用，該作用強(qiáng)于DES(DES處理組小鼠照后存活率為45.56％)。 2.GEN可導(dǎo)致正常小鼠外周血WBC、淋巴細(xì)胞以及BMNCs數(shù)量一過性改變。與輻射對(duì)照組比較，輻射前24h給予GEN，照射后小鼠骨髓組織、脾臟損傷程度輕，BMNCs及外周血WBC、Hb、血小板、淋巴細(xì)胞等下降幅度小且恢復(fù)快，CFU-S、CFU-GM形成明顯增多，以

8、上作用均與DES相似，其中GEN在防護(hù)BMNCs、WBC、淋巴細(xì)胞方面強(qiáng)于DES。提示，GEN可降低骨髓造血干/祖細(xì)胞的輻射敏感性，并促進(jìn)照后殘留的造血干/祖細(xì)胞增殖分化，加速輻射受損的造血系統(tǒng)重建，對(duì)放射性造血損傷有明顯防護(hù)作用。 3.GEN可使正常小鼠BMNCs細(xì)胞周期分布一過性改變：給藥后1d，BMNCs增殖抑制、大量細(xì)胞阻滯于G0/G1期，G0/G1期細(xì)胞數(shù)由給藥前的60.47％增加至67.25％；給藥后2d，G0/G1

9、期細(xì)胞減少而S期細(xì)胞明顯增多，由給藥前的28.70％增加至34.55％；給藥后4d左右，BMNCs細(xì)胞周期分布逐漸恢復(fù)至正常。該作用可降低BMNCs的輻射敏感性，減少射線對(duì)骨髓造血細(xì)胞的直接殺傷和增殖抑制作用，有利于照后骨髓造血系統(tǒng)的重建。同時(shí)，這可能也是GEN導(dǎo)致正常小鼠外周血像一過性改變的機(jī)制之一。 4.輻射前24h給予GEN，照后阻滯于G0/G1期的小鼠BMNCs數(shù)量明顯減少，同時(shí)BMNCsbcl-2、CyclinD1、C

10、yclinE、CDK2、CDK4蛋白和mRNA表達(dá)以及CyclinE-CDK2活性等均有不同程度的提高。推測(cè)，減少照后骨髓造血細(xì)胞的G0/G1期阻滯、抑制造血細(xì)胞凋亡、改變?cè)煅?xì)胞細(xì)胞周期和提高殘留造血細(xì)胞的增殖分化能力可能是GEN防護(hù)放射性造血損傷的主要分子機(jī)制之一。 5.與輻射對(duì)照組比較，輻射前24h給予GEN，射線對(duì)小鼠BMSCs的損傷程度減小，同時(shí)BMSCsCFU-F形成及貼壁能力均有不同程度的提高。流式細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，G

11、EN能誘導(dǎo)輻射受損的BMSCs上細(xì)胞粘附分子VCAM-1及細(xì)胞外基質(zhì)FN、LN等的表達(dá)增加，促進(jìn)BMSCs與造血細(xì)胞以及造血細(xì)胞間的粘附，進(jìn)一步誘導(dǎo)造血細(xì)胞和BMSCs細(xì)胞周期改變，促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化，加速放射性造血損傷的修復(fù)和重建。提示，預(yù)防性給予GEN對(duì)小鼠BMSCs的形態(tài)和功能均有明顯的保護(hù)作用。 6.與輻射對(duì)照組比較，輻射前24h給予GEN，輻射后該組小鼠血清造血刺激活性顯著增強(qiáng)，使正常小鼠骨髓細(xì)胞CFU-GM、CFU-

12、E形成明顯增多，而且對(duì)粒/巨系祖細(xì)胞的刺激活性較紅系強(qiáng)。同時(shí)，GEN預(yù)處理組小鼠照后血清造血抑制活性明顯降低，但對(duì)紅系和粒系祖細(xì)胞的抑制活性差異不明顯。另外，輻射前24h給藥，GEN可減少射線導(dǎo)致的骨髓造血細(xì)胞c-kit和IL-3Ra表達(dá)的抑制，輻射后9d表達(dá)陽(yáng)性的骨髓造血細(xì)胞數(shù)量明顯較輻射對(duì)照組增多。提示，預(yù)防性的給予GEN可導(dǎo)致照后小鼠血清造血因子水平改變并誘導(dǎo)骨髓造血細(xì)胞上c-kit和IL-3R的表達(dá)，促進(jìn)損傷后造血系統(tǒng)重建。