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低强度微波对电离辐射造血损伤的拮抗作用及其机理研究

作　者: 徐茜
导　师: 曹毅
学　校: 苏州大学
专　业: 卫生毒理学
关键词: 微波 γ射线造血损伤拮抗作用
分类号: R-332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目的:建立低强度微波拮抗电离辐射造血损伤的动物模型;在整体、细胞和分子水平,从造血实质细胞和造血微环境两方面,探讨低强度微波对γ射线造血损伤的拮抗作用及其机制,为阐明微波和γ射线联合作用机理、采用微波“理疗”防治急性电离辐射造血损伤提供基础性资料。方法:低强度微波拮抗放射性造血损伤的动物模型建立:小鼠存活实验设5个组:A组:单独电离组(8.0Gyγ射线);B-D组:联合照射组(12μW/cm2、120μW/cm2、1200μW/cm2微波+8.0Gyγ射线);E组:阳性对照组(氨磷汀+8.0Gyγ射线),每组28只小鼠。联合组小鼠接受不同功率密度的900MHz微波全身照射,1h/d,持续14d。单独电离组置于同一环境,但不予电磁辐射。第15d给予各组小鼠8.0Gy 60Co-γ射线一次性全身照射。观察小鼠的存活率、平均存活时间及保护系数。低强度微波造血损伤拮抗效应的观察:小鼠分为4组:正常对照组、单独电磁组、单独电离组、以及微波和γ射线联合照射组。单独电磁组和联合照射组先接受功率密度为120μW/cm2的900MHz微波照射,1h/d,持续14d,第15d给予单独电离组和联合照射组小鼠5.0Gy 60Coγ射线一次性全身照射。分别于电离辐射后第3、6、9、12d 4个时相点进行下列各项指标的观察:(1)外周血细胞计数及脏器系数测定;(2)骨髓组织、脾组织病理切片观察;(3)RT-PCR法检测骨髓造血细胞(bone marrow heamtopoietic cells, BMHCs)凋亡抑制基因bcl-2、细胞周期调节基因CyclinD1、CyclinE及周期性依赖激酶CDK4、CDK2基因表达的变化;(4)采用粒-巨噬细胞克隆形成实验(CFU-GM)、脾结节实验(CFU-S)检测小鼠造血干/祖细胞的增殖能力;(5)小鼠骨髓基质细胞(BMSCs)体外常规培养,观察BMSCs形态、采用流式细胞术检测细胞黏附分子VCAM-1的表达变化;(6)酶联免疫吸附试验(ELISA法)检测小鼠血清造血因子GM-CSF、IL-3的活性。对低强度微波造血损伤拮抗机制的研究:小鼠分组和照射方案同低强度微波造血损伤拮抗效应的观察研究。采用流式细胞仪及共聚焦扫描电镜对电离辐射后1h、24h小鼠骨髓细胞内游离Ca2+离子浓度进行定性、定量检测;采用Western Blotting法分析照后1h、24h小鼠骨髓细胞NF-κB蛋白表达。结果:小鼠存活实验结果:8.0Gyγ射线电离辐射前,预先给予120μW/cm2 900MHz微波照射可使小鼠15d存活率由对照组的17.86%上升至42.86%;小鼠的平均存活时间延长,保护系数为1.47,保护作用较阳性对照组(“氨磷汀”组)更为显著。造血损伤防护效应观察结果:(1)预先给予120μW/cm2微波照射可使γ射线引起的WBC下降程度明显减轻,脾脏系数、胸腺系数降低程度明显减小;(2)联合组骨髓腔内造血细胞减少较电离组轻,造血组织容积较电离组明显增高,间质出血、水肿较轻,各系细胞再生灶明显;联合组脾淋巴组织较电离组密集,凋亡细胞数相对较少,生发中心较电离组明显;(3)与单独电离组相比,联合组小鼠照后不同时相点BMHCs bcl-2、Cyclin-D1/CDK4, Cyclin-E/CDK2 mRNA表达存在不同程度的提高;(4)联合组在γ射线照射后3d、9d、12d CFU-GM数量较单独电离组显著增加;单独电磁组小鼠CFU-S表达水平较对照组明显增高,联合组CFU-S表达较电离组增高;(5)γ射线辐射后体外培养的单独电离组BMSCs细胞排列散乱,增殖抑制,贴壁能力降低,与单独电离组相比,联合组BMSCs数目明显增多,细胞融合能力较好;与单独电离组相比,联合组VCAM-1的表达增加;(6)联合组血清GM-CSF表达水平在照后9d、12d显著高于单独电离组,IL-3表达水平于照后6d、9d、12d显著高于单独电离组。造血损伤拮抗机制研究结果:(1)5.0Gyγ射线照射后1h,联合组胞内Ca2+浓度较单独电离组有上升趋势;照后24h,联合组胞内Ca2+显著上升;(2)5.0Gyγ射线照射后,联合组NF-ΚB表达无论在照后1h还是24h均较电离组增高,尤其在照后24h,联合组NF-ΚB蛋白表达显著高于单独电离组。结论:(1)预先给以120μW/cm2 900MHz微波照射能够显著提高小鼠存活率、延长存活时间,并在一定程度上促进造血组织(骨髓组织、脾组织)的增生修复,从而减轻γ射线对造血系统的损伤。(2)从造血实质细胞角度观察,低强度微波照射可致正常小鼠BMHCs细胞周期一过性改变,使γ射线照后小鼠BMHCs bcl-2、Cyclin-D1/CDK4, Cyclin-E/CDK2 mRNA的表达增强,辐射后阻滞于G0/G1期的造血细胞数明显减少,HSCs/HPCs细胞的凋亡和增殖抑制程度减轻。(3)从造血微环境角度观察,低强度微波照射可减轻γ射线的BMSCs增殖抑制作用,提高BMSCs形成及贴壁能力,并通过诱导细胞黏附分子VCAM-1的表达,促进辐射损伤的BMSCs与造血细胞的黏附以及造血细胞相互间的黏附,进一步刺激造血因子GM-CSF、IL-3的表达,从而促进细胞的增殖和分化。(4)低强度微波照射通过诱导NF-ΚB表达,引发一系列的信号分子级联反应拮抗机体的辐射损伤:①激活信号通路下游的cyclinD1/CDK4、Cyclin-E/CDK2分子表达,调控细胞周期;②诱导Bcl-2凋亡抑制基因的表达,减少细胞凋亡;③增强下游基因GM-CSF、IL-3等的表达,刺激细胞增殖;④激活下游基因VCAM-1细胞黏附分子的表达,促进HSCs/HPCs增殖,最终促进造血系统的重建。

全文目录

中文摘要  4-7
Abstract  7-14
第一部分低强度微波拮抗电离辐射造血损伤的动物模型建立  14-27
  1 材料和方法  14-17
  2 结果  17-23
  3 讨论  23-27
第二部分低强度微波对骨髓造血实质细胞的辐射损伤防护作用  27-39
  1 材料和方法  27-31
  2 结果  31-35
  3 讨论  35-39
第三部分低强度微波对骨髓造血微环境的辐射损伤防护作用  39-46
  1 材料和方法  39-41
  2 结果  41-43
  3 讨论  43-46
第四部分低强度微波对辐射造血损伤的防护机理研究  46-57
  1 材料和方法  46-48
  2 结果  48-51
  3 讨论  51-57
结论  57-58
参考文献  58-64
综述  64-77
中英文缩略语对照表  77-78
研究生期间发表的文章  78-79
致谢  79-80

低强度微波对电离辐射造血损伤的拮抗作用及其机理研究

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