西咪替丁对电离辐射诱导氧化损伤的防护作用及其机制研究

发布时间：2018-11-20 04:38

【摘要】：核能利用的快速发展对辐射安全提出了更高要求,核能在人们生活和生产中的运用愈加广泛,也给环境带来了很多辐射污染[1]。同时,人类不可避免地经常暴露于某些低剂量电离辐射环境中,包括医学放射诊断和治疗,自然环境的本底辐射,及工业中广泛使用的各种放射性材料。随着电离辐射的用途越来越多样化既普遍化,辐射损伤的风险也有不同程度的增加。近年来,低剂量电离辐射(LDR)的健康效应受到了放射生物学家的极大关注,已有证据表明辐射在某些剂量下可以刺激各种修复机制来逆转辐射损伤,而另外一些低剂量的辐射暴露则也有可能刺激癌症的发生[3~5]。由于对低剂量电离辐射诱导机体损伤作用机制存在争议,低剂量电离辐射防护药物的研究更是鲜见报道。因此,有必要开展低剂量电离辐射防治药物研究。前期开展了新型低剂量电离辐射防护药物西咪替丁的药效学研究,结果发现西咪替丁对低剂量电离辐射诱导的小鼠机体氧化损伤具有较好的保护作用。为了更加深入地研究西咪替丁的抗氧化作用机制,本文进行了如下研究:(1)西咪替丁对低剂量长期照射比格犬损伤防护作用的研究;(2)西咪替丁对HUVEC细胞电离辐射损伤的保护作用研究;(3)西咪替丁对电离辐射所致HUVEC细胞氧化损伤的保护作用研究;(4)西咪替丁对于电离辐射导致的氧化损伤保护机制的初步探索。本课题主要研究内容和研究结果如下:1.西咪替丁对低剂量长期照射比格犬的损伤防护作用选取比格犬作为CMTD药效学的低剂量辐射效应损伤保护作用评价模型,给予0.2-1.0 Gy的累积电照射后,发现除个别时间点WBC偏高外,各组受试动物的血象检测结果均在正常值范围内波动,推测个别点的WBC值偏高可能是应激性升高。与正常对照组(CG)比较,累积照射1.0 Gy后24 h,比格犬骨髓造血干细胞数量显著降低(p0.01);与辐照模型组比较,阳性药和CMTD各给药组比格犬骨髓造血干细胞有不同程度的升高,中剂量组造血干细胞明显升高(p0.05),表明CMTD对骨髓造血干细胞有较好的保护作用。在微核试验中,辐照后比格犬微核率略有上升,各给药组微核率与正常对照组比较无显著差异,阳性药组和西咪替丁低剂量组微核率数值低于正常对照组和辐照模型组。在肝脏和脾脏的病理切片中观察到低剂量的辐照均可造成比格犬肝脏和脾脏出现轻微性的辐照损伤,都出现细胞排列略微分散且红细胞数量略微增多的趋势,而病理切片显示,CMTD给药组相对于肝脏的损伤保护不明显,而对于脾脏的损伤则有一定的保护作用,其中,中剂量给药组效果相对较好。对各组比格犬血清中抗氧化酶的检测表明,辐照后比格犬血清中的SOD、CAT、GPx及GST活力显著降低(p0.01,p0.05)。与辐照模型组比较,各给药组的SOD和CAT活力均显著升高(p0.01),各给药组中仅西咪替丁高剂量组的GPx和GST活力显著升高(p0.01,p0.05)。结果表明,CMTD对上述四种抗氧化酶活性具有保护作用,对SOD和CAT酶活性的保护作用好于GPx和GST。辐照后比格犬血清内MDA含量显著升高(p0.01),与辐照模型组相比,阳性药组和CMTD中、高剂量组的血清MDA含量显著减少(p0.01),表明CMTD对辐照后血清中的脂质氧化水平有降低作用。以上结果证明,CMTD对辐照后动物体内的抗氧化系统有较好的保护作用。2.西咪替丁对HUVEC细胞电离辐射损伤的保护作用以人正常脐静脉上皮细胞HUVEC为研究对象,对CMTD细胞毒性及CMTD对辐射诱导细胞损伤的保护作用进行检测。细胞毒性检测结果显示,CMTD对HUVEC细胞无毒性。CMTD对受照细胞生存率、克隆形成率均有提高作用,终浓度为200 umol/L的CMTD组细胞生存率最高,达60.93%,相比照射组提高12%。采用Hochest/PI双染法和Annexin V/PI法,分别结合荧光显微镜和流式细胞仪,观察HUVEC细胞受照后细胞细胞凋亡情况,结果发现,西咪替丁能显著降低辐照后细胞凋亡,对细胞早期及晚期凋亡均有一定保护作用。采用流式细胞术检测了DNA损伤修复指标γ-H2AX,辐照后细胞中γ-H2AX显著增加,CMTD组则对其有显著降低作用。结果表明,西咪替丁对辐射造成的细胞内DNA损伤具有良好的保护作用。3.西咪替丁对电离辐射所致HUVEC细胞氧化损伤的保护作用研究通过对受照细胞(8.0 Gy急性照射)内ROS水平、抗氧化酶活力、脂质过氧化产物MDA含量和DNA氧化损伤产物8-OHdG含量的检测,证明CMTD可以显著降低电离辐射诱导产生的活性氧,提高受照细胞中的SOD、CAT、GPx和GST活力,降低辐照产生的MDA和8-OHdG含量。实验结果提示,西咪替丁通过清除受照细胞内自由基、保护细胞内抗氧化酶活力、减缓辐射诱导的脂质过氧化和DNA氧化损伤,发挥对辐射所致细胞氧化损伤的保护作用。4.西咪替丁对电离辐射导致氧化损伤的保护机制的初步探索在研究中发现CMTD能够降低受照细胞内ROS水平,保护辐照后动物及细胞的抗氧化酶活力,减少氧化产物的生成,缓解辐照动物造血干细胞损伤,降低辐照细胞凋亡和DNA损伤,提高其存活率等辐射防护作用的基础上。本章节对CMTD的作用机制进行了探索。通过体外自由基清除实验,发现CMTD对超氧阴离子自由基、羟基自由基、烷基自由基和DPPH自由基均有不同程度的清除作用,尤其是对羟基自由基的清除能力较强。进一步对内源性抗氧化应激通路中Nrf2核转录因子及其下游相关抗氧化基因进行了检测。细胞免疫荧光化学检测细胞内Nrf2发现,CMTD能够促使Nrf2从细胞质转位于细胞核;实时荧光定量PCR检测发现,CMTD能显著上调Nrf2下游抗氧化酶基因SOD2和GPx1的表达,与正常组比较,分别上调3.55倍和6.45倍,而细胞内Nrf2基因表达变化不大。以上实验结果提示,西咪替丁可能通过促进Nrf2活化进入细胞核,调节下游抗氧化酶相关基因表达,提高机体抗氧化能力,减轻辐射对机体的氧化损伤。
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【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R818

【参考文献】