重離子輻射誘導(dǎo)A549細(xì)胞和Balb-c小鼠海馬體遠(yuǎn)后效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，癌癥已經(jīng)成為人類健康的主要殺手之一，重離子治癌以其獨特的物理學(xué)和生物學(xué)特性正在治療越來越多的病患；另一方面，深空探測的宇航員面臨著宇宙空間中高能重離子對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的破壞。接受重離子癌癥治療的患者和深空探索的宇航員都受到重離子遠(yuǎn)后效應(yīng)的威脅。因此，重離子輻射引起的遠(yuǎn)后效應(yīng)研究受到日益廣泛的關(guān)注，而其中最受矚目的研究方向是重離子照射是否引起癌細(xì)胞惡性程度增加和重離子輻射導(dǎo)致遠(yuǎn)期腦損傷的研究。因此，本文就這兩個方面進(jìn)行了深入的研究，

2、一是探索了重離子照射引起人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系（A549）遠(yuǎn)后效應(yīng)的途徑和特點以及調(diào)節(jié)自噬對重離子遠(yuǎn)后效應(yīng)的影響；二是利用不同傳能線密度（LET）碳離子照射Balb/c小鼠的腦部，研究了遠(yuǎn)期的行為學(xué)模式的變化與自噬，Nrf2信號通路的變化的關(guān)系。在研究重離子輻射誘導(dǎo)A549細(xì)胞遠(yuǎn)后效應(yīng)時，首先利用線性能量轉(zhuǎn)移（LET）為70 keV/μm的碳離子和LET為900keV/μm的鐵離子照射A549細(xì)胞，一個月后以克隆形成率，自發(fā)微核率和染色體

3、數(shù)目等為生物學(xué)終點考察了遠(yuǎn)后效應(yīng)產(chǎn)生的途徑；其次，在2Gy碳離子照射后以轉(zhuǎn)培養(yǎng)基法形成的旁觀者細(xì)胞，用細(xì)胞生長曲線，細(xì)胞群落中的細(xì)胞數(shù)，染色體數(shù)目等方法考察了細(xì)胞對輻射引起非靶效應(yīng)因子的響應(yīng)異質(zhì)性；最后，以雷帕霉素（自噬促進(jìn)劑）和氯喹（自噬抑制劑）預(yù)處理細(xì)胞，并以碳離子照射使其產(chǎn)生遠(yuǎn)后效應(yīng)，利用染色體數(shù)量、克隆形成、transwell侵襲實驗、劃痕實驗、抗藥性實驗和 X射線輻射敏感性實驗等手段研究了調(diào)節(jié)自噬對重離子引起遠(yuǎn)后效應(yīng)的作用。在

4、研究重離子輻射導(dǎo)致 Balb/c小鼠遠(yuǎn)期腦損傷時，選用了3周齡的Balb/c雌鼠，經(jīng)過精心設(shè)計的重離子輻照裝置對小鼠的腦部進(jìn)行照射，首先研究了自噬和Nrf2信號通路對重離子輻射的急性響應(yīng)；繼續(xù)將小鼠飼養(yǎng)3個月后，以運動相關(guān)能力，空間學(xué)習(xí)和記憶能力，新事物識別能力相關(guān)的行為學(xué)測試來考察了重離子照射導(dǎo)致的Balb/c小鼠遠(yuǎn)期腦損傷，進(jìn)而繼續(xù)考察了自噬和Nrf2信號通路相關(guān)蛋白的表達(dá)情況，從而揭示了自噬和Nrf2信號通路對重離子輻射導(dǎo)致Bal

5、b/c小鼠遠(yuǎn)期腦損傷的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴70keV/μm的碳離子對人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549的遠(yuǎn)后效應(yīng)主要通過非靶效應(yīng)介導(dǎo)來實現(xiàn)的。在劑量較高時通過細(xì)胞分泌的可溶性旁效應(yīng)因子是介導(dǎo)遠(yuǎn)后效應(yīng)的唯一途徑，而在劑量較低時細(xì)胞間隙連接也可以作為匯集生長細(xì)胞中的介導(dǎo)途徑。⑵人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系 A549對重離子輻射引起的非靶效應(yīng)物質(zhì)具有響應(yīng)異質(zhì)性。受影響較大的細(xì)胞初期增殖慢，在度過一個“恢復(fù)期”后增殖速度回復(fù)正常。這種初期

6、增殖較慢的細(xì)胞則是遠(yuǎn)后效應(yīng)的攜帶細(xì)胞，而先慢后快的增殖特性可能是遠(yuǎn)后效應(yīng)延遲出現(xiàn)的原因。⑶在碳離子照射之前抑制自噬對碳離子誘導(dǎo) A549細(xì)胞的遠(yuǎn)后效應(yīng)沒有影響。而在碳離子照射前促進(jìn)自噬對碳離子誘導(dǎo)A549遠(yuǎn)后效應(yīng)則有多方面的影響，一方面雷帕霉素預(yù)處理的遠(yuǎn)后效應(yīng)A549細(xì)胞含有更多的染色體畸變，而且增加了細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力。另一方面，雷帕霉素預(yù)處理的遠(yuǎn)后效應(yīng)A549細(xì)胞對順鉑和卡培他濱更敏感，并且具有更高的輻射敏感性。重離子照射（2Gy）

7、A549細(xì)胞并不能造成如抗藥性增強(qiáng)，抗輻射性增強(qiáng)，侵襲和遷徙能力增加和腫瘤干細(xì)胞占比增加等標(biāo)志腫瘤細(xì)胞惡性程度增加的現(xiàn)象。⑷碳離子照射雌性未成熟小鼠腦部引起的遠(yuǎn)期海馬體相關(guān)神經(jīng)功能損傷具有LET依賴性。高LET照射更容易導(dǎo)致小鼠的行為學(xué)模式改變。⑸碳離子照射雌性未成熟小鼠腦部不會引起遠(yuǎn)期海馬體細(xì)胞自噬過程的紊亂。⑹在相對低LET碳離子照射雌性未成熟小鼠腦部后發(fā)現(xiàn)海馬體細(xì)胞中持續(xù)存在的高Nrf2蛋白含量，這個現(xiàn)象可能是海馬體細(xì)胞對第二次X