造血系统辐射损伤防护和肿瘤放疗增敏研究

来源 :北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangxz
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第一部分,骨髓抑制是辐射损伤的主要表现,也是临床进行肿瘤放疗时最常见的副作用。骨髓幼稚型造血细胞(hematopoieticprogenitorcells,HPCs)对缺血应激产生快速增殖反应,受到辐射损伤后引起急性骨髓抑制;造血干细胞(hematopoieticstemcell,HSC)具有自我更新、增殖、分化生成全血细胞的功能,受损后引起骨髓持久抑制甚至个体死亡,目前临床上缺乏有效的治疗手段。白藜芦醇(Resveratrol,Rev)是一种非黄酮多酚类化合物,具有抗氧化、抗衰老、抗凋亡的作用,其对造血系统辐射损伤的防护作用还未见报道。我们系统研究了白藜芦醇对造血系统辐射损伤的防护作用并探讨其机制   在细胞学实验中,白藜芦醇对骨髓单个核细胞(BMMNCs)、造血祖细胞(HPCs)和造血干细胞(HSCs)都具有辐射损伤防护作用。在30天生存周期实验中,白藜芦醇对致死剂量全身照射小鼠具有提高生存率的作用。在整体学实验中,对白藜芦醇的造血系统辐射损伤的防护作用进行了系统研究。在数量上,外周血细胞计数、骨髓细胞计数、造血细胞计数均表明白藜芦醇对造血系统辐射损伤具有防护作用。在功能上,CAFC实验表明白藜芦醇对辐射损伤的HPC和HSC具有防护作用,竞争移植实验表明,白藜芦醇可以提高辐射损伤小鼠HSC长期再植能力。我们还对防护机制进行了深入研究,对HSC的p16mRNA表达和凋亡水平的研究表明,白藜芦醇对造血系统辐射损伤的防护作用与改善辐射诱导HSC的的衰老相关,而与凋亡途径无关;DCF染色实验表明,白藜芦醇可以改善辐射诱导的HSC氧化应激,与改善HSC衰老水平有关;qRT-PCR实验表明,白藜芦醇可以降低NOX4的mRNA表达水平,提高SOD2和GPX1的表达水平,与降低HSC的氧化应激水平相关。   总之我们的工作首次系统地研究了白藜芦醇对造血系统辐射损伤的防护作用。我们的研究阐明了Rev对造血祖细胞和造血干细胞具有辐射损伤防护作用;阐明了这一防护作用与Rev降低造血干细胞氧化应激水平和衰老相关;阐明了降低造血干细胞氧化应激水平与Rev调节氧化.应激相关基因的表达相关。我们的研究提示白藜芦醇有可能成为临床上造血系统辐射损伤防护剂,对改善肿瘤放疗患者预后、提高意外辐射事故受害人员生存率、改善辐射相关工作人员健康水平都具有潜在的应用价值。   第二部分,背景:视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma,RB)基因是最早克隆出来的人类肿瘤抑制基因,主要生理作用是抑制细胞生长和增殖,Rb基因的缺失和突变将引起肿瘤的发生。利用病毒转染Rb基因可以起到抑制Rb突变/缺失肿瘤生长的作用,但野生型Rb蛋白(RB110)容易磷酸化失活,基因转染治疗效果有限。近期研究发现,N端缺失112个氨基酸残基的Rb蛋白-pRB94对多种肿瘤细胞系具有比pRB110更强的肿瘤抑制效应。放射治疗是临床上食道上皮细胞癌治疗的重要方法,但过高的治疗剂量对正常组织也有损伤,将基因治疗与放疗联合使用可以降低总照射剂量,提高治疗效果,改善患者预后。   目的:研究在体内和体外水平利用腺病毒转染RB94基因联合放射对食管鳞状癌细胞的生长的抑制作用。   材料和方法:在体外水平,我们培养了Kyse150细胞,用Ad-RB94进行转染,合并IR干预,设置Ad-LacZ转染对照和空白对照,用MTT法检测细胞增殖水平,用PI染色检测细胞周期,用AnnexinV/PI双染法检测凋亡水平,用qRT-PCR法评估RB94的转染效果;体内种植瘤实验中,当移植肿瘤生长至35mm3时进行分组,我们连续4次对肿瘤进行Ad-RB94转染和照射,设置Ad-LacZ转染对照和空白对照肿瘤,对肿瘤体积进行连续测量。在分组第18d,处死小鼠,收获肿瘤制作石蜡块,切片H.E.染色组织学分析各组肿瘤的生长情况,免疫组织化学法用RB抗体检测RB94的转染效果,用Ki67表达评估各组肿瘤细胞的增殖活力;用TUNEL法检测细胞的凋亡水平。   结果:首先我们确定了Ad-RB94能有效转染RB94基因。在体外实验中,用qRT-PCR方法阐明了腺病毒载体可以有效转染RB94基因,并在Kyse150细胞中持续表达,在体内实验中用免疫组化法阐明了Ad-RB94可以有效转染并持续表达。为阐明Ad-RB94增强IR对ESCC的生长抑制作用,我们进行了系统的研究。在肿瘤移植实验中,各组肿瘤的体积得到连续的测量并计算,生长曲线表明,IR对肿瘤生长具有抑制作用,而Ad-RB94可以增强IR对肿瘤的生长抑制作用。此外,小鼠处死后收获的抑制肿瘤进行了组织学分析,H.E.染色切片镜下观察,分析了肿瘤包膜、细胞异型性、核分裂相、凋亡小体和核染色等指标,肿瘤的最大横截面积也得到计算,结果提示Ad-RB94可以增强IR对食道鳞状细胞癌(ESCC)的生长抑制作用。Ki67在肿瘤细胞的表达水平用免疫组化法进行了检测,并进行了定量分析,结果表明,IR和Ad-RB94均具有抑制肿瘤细胞生长活性的作用,并进一步阐明了Ad-RB94可以增强IR对ESCC的生长抑制作用。为阐明Ad-RB94可以增强IR对ESCC的生长抑制作用的机制,还在体外水平进行了细胞周期检测实验,在体内和体外水平进行了细胞凋亡水平检测。结果表明,Kyse150细胞转染RB94后对细胞周期并没有显著影响,但可以提高肿瘤细胞的凋亡率,提示Rb94对ESCC肿瘤IR增效作用是通过促进凋亡的途径,与调节细胞周期无关。   结论:我们在体内和体外水平的研究表明,利用腺病毒载体转染RB94基因可以增强IR对ESCC的生长抑制作用。研究提示在临床ESCC的治疗中基因转染RB94有望提高放疗的抑瘤效果,降低总照射剂量,降低对正常组织的损伤,提高患者的预后或生存率。
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