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颅内放疗(Radiation Therapy,RT)是治疗原发性和转移性脑肿瘤的常用方法,对于高级别无法切除的肿瘤,如弥漫性脑桥固有胶质瘤,RT实际上仍然是唯一可以延迟进展和死亡的治疗方案。然而,有广泛的证据表明,颅照射可能导致放射性脑损伤,引起长期的神经认知障碍,如痴呆、记忆丧失、智力障碍等,目前临床上尚无有效的防治药物,关于减轻放射性脑损伤的防治药物的研究也少见报道,且机制尚未阐明,故对急性放射性脑损伤的防治药物及其作用机制进行深入研究,具有重要的理论和实际应用价值。RT-03是自主研发的重组蛋白类药物,其药学、一般药理学、毒理学和药代动力学研究已基本完成,结果表明RT-03安全性高,前期初步药效学研究表明RT-03具有抗炎、抗凋亡作用,能够减弱巨噬细胞分泌肿瘤坏死因子,提示其可能对放射性脑损伤具有治疗作用。放射性脑损伤往往伴随着脑部多种细胞因子分泌异常,如:血管内皮细胞生长因子、血管紧张素、肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF-α)等。TH1型细胞分泌的伽玛干扰素(Interferon gamma,IFN-γ)和TH2型细胞的标志性细胞因子白介素6(Interleukin-6,IL-6)、白介素13(Interleukin-13,IL-13)是炎症反应的关键调节因子。钙离子是已知的所有细胞,包括中枢神经系统细胞中最重要的信号之一。钙离子通过与各种钙结合蛋白结合发挥信号活动,其中许多钙结合蛋白被划分成一个大的蛋白家族,EF手性蛋白家族。Iba-1(Ionized calcium bindingadaptor molecule-1)是一个17kDa的EF手性蛋白,在巨噬细胞和小胶质细胞中表达,并在这些细胞的活化过程中表达升高。综上,本研究将通过60Co-γ射线照射建立放射性脑损伤模型,给予不同剂量RT-03,通过小鼠神经行为学、脑电生理、脑组织病理变化、超微结构变化、炎症因子表达水平的变化等探讨RT-03对急性放射性脑损伤的治疗作用,并初步探讨其机制。1 RT-03对于急性放射性脑损伤的治疗作用研究50只雄性SPF级C57BL/6小鼠随机分为五组(n=10):对照组(C组)、模型组(R组)、低剂量组(1μg/kg,L组)、中剂量组(5μg/kg,M组)、高剂量组(25μg/kg,H组)。不同浓度给药组在15Gy60Co-γ射线照射后1d腹腔注射给予RT-03,C和R组给予生理盐水。于给药后第7d,14d,28d通过行为学、脑电生理、光学显微镜和透射电子显微镜观察,比较各组小鼠空间学习记忆功能、空间自发探索能力、脑电、脑部病理学改变以及海马组织超微结构改变,探讨不同剂量的RT-03对急性放射性脑损伤的治疗作用。2 RT-03对于急性放射性脑损伤的作用机制研究采用免疫组织化方法检测脑组织中IFN-γ、IL-13和Iba-1的表达。选用小胶质细胞株(BV2细胞)以15Gy 60Co-γ射线照射,照射后1h分别给药10ng/mL、100ng/mL、1000ng/mL的RT-03,于给药后24h应用实时荧光定量PCR法检测TNF-α、IL-6的表达。研究结果如下:1RT-03可减轻照射所致小鼠行为学及生理和病理改变1.1 RT-03可减轻照射致小鼠空间学习和记忆能力的降低与C组比较,给药后第7d R组逃避潜伏期显著延长(p<0.05)、穿越平台次数显著减少(p<0.05)、目标象限滞留时间缩短(p<0.05)、反向平均逃避潜伏期和目标象限滞留时间各组无显著差异;与R组比较,给药后第7d H组逃避潜伏期显著延长(p<0.05)、穿越平台次数第7d和第14d各组无显著差异、给药后第7dM组和H组目标象限滞留时间显著延长(p<0.01)、反向平均逃避潜伏期和目标象限滞留时间各组无显著差异。1.2 RT-03可减轻照射致小鼠自发行为和探索能力的降低与C组比较,R组小鼠总路程于给药后第14d(p<0.05)、28d(p<0.01)显著减少,第7d无显著差异;给药后第28d R组中央活动时间显著减少(p<0.05),第7d和第14d无显著差异;中央路程给药后三个时间点各组无显著差异。与R组相比,L组、M组和H组小鼠总路程于给药后第14d和28d均高于R组,其中M组总路程在第28d差异具有显著性(p<0.05);第7d和28d L组的中央活动时间显著延长(p<0.05),M组和H组较R组无显著差异,第14d H组中央活动时间显著延长,L组和M组较R组无显著差异;给药后第14d H组的中央路程显著高于R组(p<0.05),L和M组无显著差异,第28d L组的中央路程显著升高(p<0.05),M组和H组较R组无显著差异,第7d各剂量组无显著差异。1.3 RT-03可减轻照射致小鼠脑电的改变与C组比较,R组的θ波和δ波功率于给药后三个时间点均上升,其中给药后第7d和28d,θ和δ功率升高具有统计学差异,第14d差异无显著性;与R组相比,M组的θ波和δ波功率于给药后三个时间点均显著降低(p<0.05),L组的θ和δ波功率于给药后第7d显著低于R组(p<0.01),H组的θ波功率于第7d(p<0.01)和第28d(p<0.05)显著降低,第14d无差异,δ波功率三个时间点均显著降低。α和β波以及重心频率各组之间无显著差异。1.4 RT-03可减轻照射致小鼠脑组织病理学改变给药后第7d,R组主要病变为皮层区血管周隙增宽,偶见神经元核固缩深染及嗜酸性变现象;给药后第14d,R组的嗜酸性变现象比第7d显著增多,血管周间隙增大更为显著;第28d R组损伤基本恢复,嗜酸性变现象较第14d明显减少,各组血管周间隙无明显差异。与R组比较,给药后第7d各给药组皮层血管间隙增宽的程度有所减轻;各给药组于给药后第14d病变均有所减轻,其中M组皮层血管周间隙增宽程度明显减小,嗜酸性变现象显著减少,但仍存在,H组皮层血管周间隙未见明显增宽,未见嗜酸性变现象;给药后第28dM、H组和R组相比未见嗜酸性变现象。1.5 RT-03可减轻照射致小鼠脑组织尼氏体的改变与C组比较,R组海马尼氏体积分光密度各时间点无显著差异;R组纹状体细胞于给药后第7d(p<0.05)排列紊乱,部分尼氏体溶解并减少,第14d和第28d无显著差异。与R组比较,给药后第14d,L组海马尼氏体积分光密度显著升高(p<0.05),其他组和其他时间点无显著差异;给药后第7d,M组纹状体的尼氏体积分光密度显著升高(p<0.01),L和H组分光密度较R组无显著差异,第28d H组尼氏体积分光密度显著升高(p<0.01),L和M组较R组无显著差异,第14d各组无显著差异。1.6 RT-03可减轻照射诱导的小鼠海马超微结构的改变给药后第7d,R组突触间隙明显模糊、血管周间隙增宽和胶质细胞胞核染色质积聚边移,第14d和28d呈恢复状态;M组超微结构改变较R组轻。2 RT-03改变照射后脑组织和小胶质细胞炎症因子IFN-γ、IL-13、TNF-α、IL-6以及Iba-1表达与C组相比,R组小鼠脑组织中IFN-γ积分光密度于第7d、第14d显著升高(p<0.01),第28d无显著差异;IL-13于给药后第7d表达明显增多(p<0.01),第14d和第28d无显著差异;Iba-1于第14d表达显著升高,第28d显著降低,第7d无显著差异。与R组相比,给药后第7d各给药组的IFN-γ积分光密度均显著降低,给药后第14d H组的积分光密度显著降低(p<0.01),L组和M组无显著差异,给药后第28d,L组积分光密度显著降低(p<0.01),其他给药组无显著差异;给药后第7d各给药组IL-13的积分光密度均显著降低,给药后第14d L组和H组IL-13积分光密度显著升高(p<0.05),M组无显著差异,给药后第28d各组之间未见显著差异;H组Iba-1积分光密度于第7d显著升高(p<0.05),L和M组与R组无显著差异;M组Iba-1积分光密度于第14d表达显著降低(p<0.05),L和H组与R组比较无显著差异;H组Iba-1积分光密度于第28d显著升高(p<0.01),L和M组Iba-1积分光密度与R组无显著差异。结论:1.60Coγ射线照射可致小鼠脑损伤,表现为照射后小鼠学习记忆能力下降、自发行为和探索能力降低、脑电兴奋性降低、脑组织发生病理和超微结构改变,RT-03可减轻上述损伤,其中5μg/kg组和25μg/kg组治疗效果更为显著。2.60Coγ射线照射后脑组织TH1(IFN-γ、TNF-α)和TH2型(IL-6、IL-13)炎症因子失衡,RT-03可通过调节炎症因子的平衡,减轻放射性脑损伤。