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目的:探讨X射线对MC3T3-E1小鼠成骨细胞增殖、凋亡和矿化能力的影响,并从自噬角度初步阐述其可能的分子机制。方法:体外培养MC3T3-E1细胞,以6MV/min剂量脉冲速率的医用直线加速器照射,分组如下:空白对照组、0.25 Gy组、0.5 Gy组、1 Gy组、2 Gy组和4 Gy组。采用MTT法筛选多西环素(doxycycline,DOX)作用浓度,通过单丹磺酰尸胺(monodansylcadaverine,MDC)染色法确定DOX抑制自噬现象的作用时间,筛选多西环素浓度为2.5nM时干预48h对上述分组进行自噬抑制。采用MDC染色法观察X线照射72h后的自噬现象;平板克隆实验检测细胞的增殖活力;成骨诱导21天后茜素红染色观察矿化结节数量;ALP试剂盒检测矿化能力;Hoechst 33342染色和流式细胞术检测成骨细胞凋亡情况;免疫印迹法检测蛋白LC3、Atg5、Beclin-1、p62、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Runx2的表达。结果:平板克隆实验显示各辐照组细胞增殖活力明显降低(P<0.05),且有剂量依赖性;茜素红染色和ALP检测显示,辐照组的矿化结节数量减少(P<0.05),矿化程度降低,ALP活性降低,且有剂量依赖性;单丹磺酰尸胺(MDC)染色显示,各实验组随着辐照剂量的增加,荧光强度均有增加;Hoechst 33342细胞凋亡形态学观察发现辐射组在72h后细胞核凝聚数量显著增多,凋亡小体数目明显增多;流式细胞术结果显示辐照组随着剂量和时间的增加,细胞凋亡率上升(P<0.05);Western blot检测显示Beclin-1、Atg5、Lc3 II/Lc3 I和除0.25 Gy外的Caspase3蛋白相对表达量随着辐射剂量的增加均明显上调,差异具有统计学意义(P<0.01);p62和Bcl-2/Bax蛋白表达量明显下调,差异具有统计学意义(P<0.01);Runx2的表达除0.25 Gy外明显下调,差异具有统计学意义(P<0.01)。MDC染色结果显示加入2.5nM DOX干预48h后,各辐照组荧光强度基本消失;平板克隆实验显示加DOX组细胞增殖活力增高(P<0.05);茜素红染色和ALP检测显示加DOX组细胞矿化结节数量增多(P<0.05),ALP活力升高;Hoechst 33342细胞凋亡形态学观察发现加DOX组48h,凋亡小体数目增多;流式细胞术结果显示加DOX组凋亡率增高(P<0.05);Western blot检测Beclin-1、Atg5、Lc3 II/Lc3 I和除0.25 Gy外的Bcl-2/Bax蛋白相对表达量明显下调,差异具有统计学意义(P<0.05);p62在辐射剂量1 Gy-4 Gy时蛋白表达量下调,差异具有统计学意义(P<0.05);Runx2的表达量均明显上调,差异具有统计学意义(P<0.05);Caspase3在辐射剂量2 Gy和4 Gy时蛋白表达量上调,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:X射线可体外诱导MC3T3-E1成骨细胞发生凋亡;抑制自噬后,凋亡加重,其机制可能通过激活线粒体释放凋亡酶激活因子Caspase-3蛋白有关。X射线可体外抑制MC3T3-E1成骨细胞的矿化能力;抑制自噬后,可减轻X射线对成骨细胞矿化能力的损伤,其机制可能与上调ALP活力和成骨相关基因Runx2有关。