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在接近电离辐射的环境中,如果防护措施不当,违反操作规程,人体受辐射的剂量超过安全限度,就会产生辐射损伤作用。上世纪40年代,人们就开始着手寻找一种理想的辐射防护剂。迄今,WR-2721是被美国FDA批准用于临床的最有效抗辐射药物,但因其毒副作用明显,使其应用推广大为受限。所以,寻求一种高效、低毒且给药途径方便的新型辐射防护药物迫在眉睫。曲酸是由青霉菌、曲霉菌、醋杆菌属等发酵产生的天然代谢产物。长期以来,曲酸作为皮肤增白剂、抗氧化保鲜剂、果蔬和生虾蟹的护色剂等已被广泛应用,并且曲酸具有制备工艺成熟,易于生产等优良特性。然而,我们所关注的是曲酸的辐射防护效应以及其是否具备成为一种新型辐射防护剂的潜力。我们前期研究工作已证实曲酸提前27h给药,能明显提高8Gy致死剂量γ射线辐射C57小鼠30天的存活率,并且对亚致死剂量受辐射小鼠的造血系统、免疫系统及其遗传物质均有较好的保护作用,以及能显著的清除自由基且具有显著的整体抗氧化作用,同时对受辐射CHO细胞也有显著的保护作用。然而,仅以啮齿类动物为实验对象并不能充分地证明曲酸的抗辐射效应。所以,本课题采用比格犬为实验对象进一步验证曲酸的抗辐射效应。此外,为了阐述曲酸是如何发挥其抗辐射效应,我们以受辐射CHO细胞为实验模型,探讨了曲酸对DNA损伤修复和线粒体凋亡信号通路的影响,为曲酸作为新一类辐射防护剂的系统研究奠定基础。本实验主要包括以下三部分内容：第一部分：我们以受辐射比格犬为实验模型,由整体水平着手研究了曲酸对急性辐射损伤比格犬的防护作用。曲酸组于辐射前27 h单次皮下给予63 mg/kg的曲酸,而模型组辐射前27 h给予等体积的无菌蒸馏水,然后用3 Gyγ射线进行辐射(剂量率为61.08 cGy/min),观察辐射后51天比格犬的存活率、一般体征变化及对造血系统的影响,同时还对受辐射比格犬的骨髓细胞DNA含量和微核率进行了测定。研究结果表明,模型组比格犬于照后16天内全部死亡,然而,曲酸给药组仅死亡2只。曲酸给药组比格犬体重及体温都于照后2周左右分别降到最低及升到最高,随后逐渐恢复到正常水平。曲酸给药组比格犬的白细胞计数于辐射后第5天开始明显降低并于第23天降到最低值,随后逐渐恢复到正常值。曲酸给药组比格犬的红细胞计数于辐射后第9天开始明显降低并于第21天降到最低值,随后逐渐恢复到正常水平。与此同时,曲酸给药组比格犬的血红蛋白和红细胞压积的变化趋势与其红细胞计数一致。此外,由DNA损伤结果我们发现曲酸给药组比格犬骨髓细胞DNA含量明显高于模型组(p<0.05),而其骨髓细胞微核率则明显低于模型组(p<0.05)。第二部分：我们以CHO细胞为实验对象,研究了曲酸对DNA损伤修复分子的影响。研究结果显示,曲酸能够显著抑制辐射诱导的DNA双键断裂的发生(p<0.01)。与辐射组相比,曲酸能明显增强DAN损伤修复相关基因RAD50、 ATM. BRCA1和RAD51 mRNA的表达(p<0.05,p<0.01),并且随着曲酸浓度的增大它们的表达逐渐增强。与此同时,曲酸能明显增强DAN损伤修复相关蛋白MRE11-RAD50-NBS1 (MRN)复合物、磷酸化ATM、BRCA1和RAD51的表达(p<0.01),并且具有曲酸剂量依赖性。然而,与正常组相比,辐射组和曲酸给药组的ATM总蛋白未检测到明显变化,这与相关文献所得结果相吻合。根据以上结果推测：曲酸可能通过活化MRN复合物,使得惰性ATM蛋白变为活性磷酸化ATM蛋白,进而促进BRCA1蛋白的表达以正调节其下游底物RAD51的表达,最终达到增强DNA损伤修复的能力。第三部分：我们同样以CHO细胞为实验对象,分析了曲酸对线粒体凋亡信号通路的调节。通过研究结果我们发现,曲酸显著抑制了辐射诱导的CHO细胞早期凋亡的发生(p<0.01),减少了细胞内ROS的生成(p<0.01),抵抗了p53蛋白的表达(p<0.01)：然而,与正常组对照组相比,辐射组和曲酸给药组的p53 mRNA未检测到明显变化。并且曲酸在促进抗凋亡基因Bcl-2 mRNA表达的同时,抑制了促凋亡基因Bax mRNA的表达(p<0.05，p<0.01),对于Bcl-2和Bax蛋白的表达我们也得到相似的结果；此外,曲酸恢复了辐射所诱导的线粒体膜电位的降低(p<0.05,p<0.01),降低了细胞色素C mRNA的表达(p<0.01)并且减少了细胞色素C蛋白的释放(p<0.05,p<0.01),抑制了Caspase-3和PARP mRNA的表达(p<0.01)以及Caspase-3和PARP蛋白的裂解激活(p<0.05,p<0.01)。由此我们分析,曲酸可能通过连续性的减少细胞内ROS的生成,抵抗p53蛋白的表达,促进抗凋亡蛋白Bcl-2表达的同时抑制促凋亡蛋白Bax的表达,稳定线粒体膜电位,降低细胞色素C的释放,抑制caspase-3和PARP蛋白的裂解激活,进而起到抑制辐射诱导的细胞凋亡。综上所述,曲酸能够明显的提高受辐射比格犬51天存活率,对急性辐射损伤比格犬的一般体征、造血系统及遗传物质具有很好的保护作用；曲酸能够有效地抑制辐射诱导的CHO细胞损伤,减少DNA双键断裂,抑制细胞的早期凋亡。曲酸有望成为一种新型辐射防护剂。