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目的:探讨线粒体凋亡通路中相关基因在辐射旁效应中的表达变化及归芪益元膏对X射线和重离子辐射旁效应中线粒体凋亡通路中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax、Bcl-2基因表达的影响。方法:本研究分两部分,第一部分探讨线粒体凋亡通路中相关基因在不同剂量X射线诱发体内旁效应中的表达变化及归芪益元膏干预作用。70只雄性Wistar大鼠随机分为正常对照组和2Gy辐射6h组、2Gy辐射24h组、2Gy辐射48h组、4Gy辐射6h组、4Gy辐射24h组、4Gy辐射48h组、8Gy辐射6h组、8Gy辐射24h组、8Gy辐射48h组。除正常对照组外,其余各组大鼠分别予2、4、8GyX射线单次照射右肺部,铅皮屏蔽身体其余部位。分别于照射后6h、24h、48h处死辐射各组大鼠7只,Q-PCR检测大鼠右肺、左肺、左肾组织中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax、Bcl-2 mRNA表达变化。后将36只Wistar雄性大鼠随机分为正常对照组,辐射组和中药组。在照射前,中药组灌胃归芪益元膏2周(3.28g·kg-1·d-1),正常对照组和辐射组灌胃等量生理盐水。2周后,辐射组和中药组大鼠右肺予8GyX射线单次照射,正常对照组不予照射,照射后24h处死各组大鼠,Q-PCR、免疫组化和Western Blot检测大鼠右肺、左肺、左肾组织中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax、Bcl-2 mRNA和蛋白表达,HE染色观察大鼠肺肾组织病理形态学变化,全自动动物血球分析仪检测各组大鼠外周血白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、血红蛋白(HGB)、血小板(PLT)计数。第二部分研究归芪益元膏对重离子辐射诱发体内旁效应中线粒体凋亡通路相关基因表达的调控作用。42只Wistar雄性大鼠随机分为正常对照组和辐射6h组、辐射12h组、辐射24h组、中药6h组、中药12h组、中药24h组。照射前,中药各组灌胃归芪益元膏2周(3.28g·kg-1·d-1),正常对照组和辐射各组灌胃等量生理盐水。2周后,辐射各组和中药各组大鼠右肺予2Gy12C6+离子束单次照射,正常对照组不予照射。照射后6、12、24h处死各组大鼠6只,HE染色观察右肺、左肺、左肾病理变化,检测各组大鼠的外周血WBC、RBC、HGB、PLT计数,ELISA法检测大鼠血清中IL-6、IL-1β、TGF-β1、IL-8、TNF-α含量变化,Q-PCR、免疫组化和Western Blot检测右肺、左肺、左肾组织中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax、Bcl-2 mRNA及蛋白表达。结果:第一部分:2Gy、4Gy、8Gy辐射各组大鼠右肺、左肺、左肾中Cytc、Caspase-9、Caspase-3 mRNA表达量在照射后均明显升高。右肺中,除8Gy辐射48h组之外,其余辐射各组baxmrna表达量均明显升高。左肺中,辐射各组baxmrna表达量均明显升高。左肾中,除2gy辐射6h组之外,其余辐射组baxmrna表达量均明显升高,与正常对照组比较,差异均有统计学意义(p<0.05)。右肺、左肺中,辐射各组bcl-2mrna表达量均降低,左肾中,除8gy6h组之外,其余辐射组bcl-2mrna表达量均降低,与正常对照组比较,差异均有统计学意义(p<0.05)。8gyx射线单次照射大鼠右肺后24h,大鼠右肺肺泡壁增厚,肺泡腔内有渗出物及炎性细胞浸润,左肺肺泡腔内有少量渗出物及炎性细胞浸润,左肾未见明显病理损伤;外周血wbc、rbc、hgb、plt计数明显降低,右肺、左肺、左肾组织中cytc、caspase-9、caspase-3、bax蛋白及mrna表达量明显升高,bcl-2蛋白及mrna表达量明显下降,与正常对照组相比,差异均有统计学意义(p<0.05)。中药组肺部病理损害明显减轻,外周血wbc、rbc、hgb、plt计数明显升高,右肺、左肺、左肾组织中cytc、caspase-9、caspase-3、bax蛋白及mrna表达量明显下降,bcl-2蛋白及mrna表达量明显升高,与辐射组相比,差异均有统计学意义(p<0.05)。第二部分:2gy12c6+离子照射大鼠右肺部后,与正常对照组相比,辐射12h组外周血wbc、rbc、hgb、plt计数明显下降(p<0.01),血清中tgf-β1、il-6、il-1β、il-8含量明显升高(p<0.01);辐射6h组tnf-α含量明显升高(p<0.01)。he染色显示照射后6h右肺开始出现了少量的炎性细胞浸润及肺泡壁毛细血管出血,随着时间的推移,病理损伤逐渐加重,肺泡壁增厚、肺泡腔内有渗出物及炎性细胞浸润,肺泡壁毛细血管充血、出血;左肺在6h和12h未见明显病理改变,24h时肺泡腔内有少量渗出物及炎性细胞浸润。左肾在辐射后6h、12h、24h无明显病理变化。右肺、左肺、左肾组织中cytc、caspase-9、caspase-3、baxmrna表达量在照射后6h、12h、24h均明显升高,而cytc、caspase-9、caspase-3、bax蛋白表达量只在照射后24h明显升高,与正常对照组相比,差异均有统计学意义(p<0.01);右肺中bcl-2蛋白及mrna表达量在照射后24h明显降低,左肺、左肾组织中bcl-2蛋白及mrna表达量在照射后6h、12h、24h均明显降低,与正常对照组相比,差异均有统计学意义(p<0.01)。中药各组双肺组织病理损伤较辐射各组明显减轻。中药12h组外周血wbc、rbc、hgb、plt计数明显高于辐射12h组,血清中tgf-β1、il-6、il-1β、il-8含量明显低于辐射12h组,中药6h组tnf-α含量明显低于辐射6h组,差异均有统计学意义(p<0.01)。右肺、左肺、左肾中,中药24h组cytc、caspase-9、caspase-3、bax蛋白表达量明显低于辐射24h组,差异具有统计学意义(p<0.01)。右肺中,中药6h、24h组cytc、caspase-9、Bax mRNA表达量明显低于同时间点的辐射组,中药12h组、24h组Caspase-3 mRNA表达量均明显低于同时间点的辐射组,差异均有统计学意义(P<0.05);左肺中,中药6h、12h、24h组Cytc mRNA表达量均明显低于同时间点的辐射组,中药12h、24h组Caspase-9、Bax mRNA表达量明显低于同时间点的辐射组,中药24h组Caspase-3 mRNA表达量明显低于辐射24h组,差异均有统计学意义(P<0.01);左肾中,中药6h、12h、24h组Caspase-9 mRNA表达量均明显低于同时间点的辐射组,中药12h、24h组Cytc、Caspase-3 mRNA表达量均明显低于同时间点的辐射组,中药24h组Bax mRNA表达量明显低于辐射24h组,差异均有统计学意义(P<0.01)。右肺中,中药24h组Bcl-2蛋白及mRNA表达量高于辐射24h组,左肺、左肾中,中药6h、12h、24h组Bcl-2蛋白及mRNA表达量均明显高于同时间点的辐射组,差异均有统计学意义(P<0.01)。结论:1、不同剂量X射线和重离子照射大鼠右肺部后,右肺组织中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax、Bcl-2基因表达变化明显,其中Cytc、Caspase-9、Caspase-3、Bax表达均显著上调,Bcl-2明显下调。左肺和左肾中也呈现出相似的基因表达变化,表明未直接受照射组织也对X射线和重离子辐射产生了响应,辐射诱导了体内旁效应的产生。各辐射剂量之间、各时间点之间尚未发现明显的效应差异。2、归芪益元膏通过延缓Bcl-2表达的下调,而抑制Cytc、Bax表达的上调,进而抑制下游通路中Caspase-9、Caspase-3的激活表达,从而起到预防肺肾细胞凋亡,发挥其对X射线和重离子辐射诱导的体内旁效应损伤的防护作用。3、归芪益元膏可以抑制血清中信号分子TGF-β1的表达释放,进而减少IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-8的合成释放,减轻肺部病理损害。4、局部肺照射可以损伤机体造血系统,归芪益元膏可以延缓外周血WBC、RBC、PLT、HGB计数的下降,保护外周血象。