曲酸的抗辐射药效学及其作用机制初探

发布时间：2018-12-09 15:11

【摘要】：寻找一种理想的辐射防护剂（radioprotector）一直是医用化学及放射生物学等相关学科关注的重要问题之一。近年来，随着核泄漏、核威胁、核恐怖及人类其他辐射损伤事件的日趋增多，人们对核与辐射也有了更深刻的认识，所以辐射防护剂的种类也在不断扩大，大体包括：氨巯基类、多糖类、酚类、激素类、维生素类、细胞因子、草药及其提取物、金属络合物及其自由基螯合物、海洋生物成分等。这些药物虽然都有辐射损伤防护作用，但或多或少存在着一些缺点，如毒副作用大、疗效不够理想等。目前，公认最有效的辐射防护剂为WR-2721（氨磷汀），它属于氨巯基类化合物，因在1959年由美国Walter-Reed陆军研究所从4400多种化合物中筛选出来，故命名为WR-2721。虽然其药效非常显著，但是其有效给药剂量和中毒剂量非常接近，且存在明显的毒副作用，如低血压、恶心、呕吐、甚至低剂量时也会发生过敏反应。目前，我国上临床的辐射防护剂主要包括雌激素类化合物（如“500”及“523”）和植物来源活性物质（如“408”）等。虽然前者辐射防护效果显著，但毒副作用明显，尤其存在潜在的致癌危险性，如导致女性妇科肿瘤等；后者虽然安全性好，但辐射防护效果不够理想，而且提取生产的植物来源非常有限。因此，生产高效、低毒且易于生产的新型辐射防护药物是非常必要的。本课题研究的辐射防护候选药曲酸（kojic acid, KA）具有非常好的开发应用前景。早在上个世纪六十年代人们就对曲酸进行了大量的研究。后来人们发现曲酸通过抑制酪氨酸酶活性从而抑制细胞内黑素的生成，使得皮肤增白祛斑而被广泛应用于化妆品领域。曲酸还能够防止果蔬、生虾生蟹的霉性褐变因而应用于食品加工、农业、花卉保鲜等其他领域中。后来研究表明曲酸具有较强的自由基清除作用，并能增强机体中性粒细胞的吞噬和淋巴细胞的增殖作用。与其他辐射防护剂相比，曲酸最突出的特点在于：它是由发酵菌群产生的次级真菌代谢产物，广泛存在于酒糟、酱油等人们经常食用的发酵食品中，且易于生产，制备工艺成熟，高效低毒，所以具有非常好的开发应用前景。本实验着重研究了曲酸作为辐射防护剂的药效学并对其作用机制进行了初步探讨，包括三部分内容。第一部分：我们从整体水平研究了曲酸对C57BL/6小鼠及比格犬辐射损伤的防护作用。我们发现在8Gy致死剂量的60Co γ射线照射后20天内，模型组（IR）所有小鼠全部死亡。而各给药组小鼠30天的存活率分别为：WR-2721组，95%；KA300组，60%；KA75组，40%。在4Gy亚致死剂量γ射线照射实验中，与正常组相比，各处理组小鼠在照后第4天白细胞计数降到最低值。随后，KA300或WR-2721组小鼠的白细胞计数在照后第19天显著升高且恢复到正常水平。然而，模型组及KA75组小鼠却没有此种现象。在照后第4天，模型组小鼠红细胞计数明显低于正常组（p 0.001），各处理组同样观察到了红细胞计数轻微的降低，但是没有表现出显著性差异（p0.05）。然而， KA300组及WR-2721组与模型组相比差异有显著性。随后，各处理组在照后第19天恢复到正常水平。各处理组小鼠在照后第8天血红蛋白都降到最低值，且在KA300组及WR-2721组/KA75及WR-2721组，血红蛋白含量/红细胞压积与模型组相比差异有显著性。随后，在照后第19天各处理组接近正常水平。在照后第8天，各处理组小鼠血小板计数就降到最低值，且在KA300组（p 0.01）及WR-2721组（p 0.001）中，与模型组相比同样观察到了显著性差异。且不同处理组小鼠血小板计数在照后第19天恢复到正常值。在曲酸对比格犬辐射损伤的保护作用研究中，曲酸组或“500”组比格犬分别于照前27h或36h单次皮下分别给予63mg/kg或0.27mg/kg的曲酸或“500”，，而模型组照前27h给予等体积的无菌蒸馏水，然后用3Gy γ射线照射（剂量率61.08cGy/min），观察照后55天犬的存活率及对造血系统的影响。模型组于照后15天全部死亡，而曲酸及“500”给药组比格犬各死亡2只，且各给药组比格犬血象值都与照后25天左右降到最低值，随后逐渐恢复到正常。对于4Gy亚致死辐射剂量小鼠的免疫系统研究中，KA300组小鼠脾胸腺指数及脾淋巴细胞转化率明显高于模型组。脾脏HE染色结果发现模型组（IR）白髓区面积缩小，红、白髓大面积变性坏死，可见大量的含铁血黄素蓄积。曲酸高剂量给药组（KA300）被膜完整，白髓区面积缩小，红、白髓界限较清晰，密集，红髓区淋巴细胞排列较致密脾窦中含有极少量的含铁血黄素及一定量的红细胞，脾索间可见清晰的网状结构。胸腺HE染色结果发现模型组（IR）被膜完整，胸腺皮质和髓质分界稍不清楚。KA300组小鼠胸腺被膜完整，皮质和髓质分界清楚，髓质区细胞排列密集、规律，可见大量的胸腺小体。对于DNA损伤，我们发现KA300组小鼠骨髓细胞DNA含量显著高于模型组，而其骨髓细胞微核率则明显低于模型组。第二部分：我们从细胞水平研究了曲酸的辐射保护作用。我们发现曲酸浓度高于100μg/mL时，曲酸对CHO细胞产生了明显的细胞毒性（p 0.01）。照后24h，0.01~10μg/mL浓度的曲酸处理组与模型组（KA0μg/mL）细胞相比，细胞增殖率显著增高（p 0.05）。照后48h，只有1μg/mL浓度的曲酸处理组能明显提高照后细胞的增殖率。照后72h，0.1μg/mL，1μg/mL，10μg/mL浓度曲酸组照后细胞增殖率分别升高了9.66%（p 0.01），13.28%（p 0.01）及11.25%（p 0.01）。对于细胞凋亡检测，曲酸不同浓度给药组与模型组相比其细胞凋亡比例显著下降（p 0.01）。说明辐照后给药组细胞增殖能力提高。细胞周期结果与抗辐射相关文献结果相反，G2/M期与正常组比变化不大，给予曲酸后则明显增多，表现为G2/M期阻滞，此期对断裂的DNA进行重组修复，从而减少突变的发生。第三部分：我们对曲酸的抗氧化作用与其抗辐射机制进行了初步探讨。结果发现曲酸及丁基羟基甲苯（BHT）清除DPPH·自由基的IC50值分别为（4.55±0.26）mg/mL及（1.83±0.10）mg/mL。其浓度同为20mg/mL时DPPH·自由基清除率分别为（82.38±3.51）%及（96.41±0.45）%。KA300组小鼠血清及组织中SOD活力明显高于模型组，而其MDA含量则明显低于模型组。体内体外研究结果表明，曲酸能够显著提高受照小鼠30天存活率，对受辐射小鼠造血系统、免疫系统及其遗传物质有很好的保护作用，同时对比格犬也有一定的辐射损伤保护作用，且对受辐射CHO细胞也有明显的抗辐射作用。曲酸具有抗氧化活性，能够减少辐射导致的小鼠或细胞的氧化损伤，具有潜在的抗辐射作用，很有潜力做成一种高效低毒的辐射防护剂。
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【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R965

【共引文献】