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目的:阐明胰腺外分泌细胞辐射损伤后线粒体损伤情况、能量代谢变化及其可能机制,并探讨姜黄素在胰腺外分泌细胞辐射损伤中的防护作用及其机制。方法:大鼠胰腺外分泌细胞(AR42J细胞)分为实验组与对照组,两组细胞根据姜黄素处理水平又分为三个亚组,分别经0、4、8μM姜黄素预处理,实验组细胞接受一次性大剂量X线辐照(6 Gy),模拟急性辐射损伤事件。JC-1法检测辐照后细胞线粒体膜电位变化,MTT法检测辐照细胞增殖力,克隆集落形成实验观察辐照后14天细胞增殖情况及细胞形态改变,荧光酶标仪检测辐照后细胞ATP生成情况,流式细胞仪检测辐照后细胞ROS生成情况,收集各组细胞培养基检测乳酸含量。收集辐照后24小时细胞蛋白行蛋白质免疫印迹试验(WB)检测HIF-1ɑ、LDHA、PDH等应激及能量代谢相关因子表达情况,应用siRNA技术沉默HIF-1ɑ表达后再次检测LDHA、PDH表达情况、培养基中乳酸含量。Wistar大鼠24只随机分为4组(分别标记为A组:对照组、B组:单纯加药组、C组:单纯照射组、D组:辐照+加药组),每组6只,B、D组于第一天腹腔内注射姜黄素(200 mg/kg),各组大鼠于第二天分别给予12 Gy X线照射或假照射,第三天各组大鼠全部处死并解剖取出胰腺,WB检查HIF-1ɑ、LDHA、PDH表达情况。结果:1.单纯辐照细胞在接受辐照后24小时、48小时、72小时、96小时,与对照组相比,各时间点线粒体膜电位均下降(P<0.05)。2.与对照组比较,单纯照射组细胞ROS生成增多,提示辐照诱发氧化应激;经姜黄素预处理组细胞,与单纯照射组比较,ROS水平下降、线粒体膜电位回升(P<0.05)。3.与对照组比较,单纯照射组细胞在照射后24小时及48小时,ATP生成均下降,乳酸产生量增加(P<0.05);经姜黄素预处理组细胞,与单纯照射组比较,ATP生成均增加,乳酸产生量下降(P<0.05)。4.辐照后第7天、第9天,单纯照射组细胞MTT值均低于同时间点对照组(P<0.05);经姜黄素预处理组细胞,与单纯照射组比较,MTT值均高于同时间点对照组(P<0.05)。5.克隆集落实验示辐照后14天,单纯照射组细胞出现空胞化、肿胀、破裂,与对照组对比,集落形成能力显著下降(P<0.001),经姜黄素预处理组细胞,细胞形态基本正常,与单纯照射组比较,集落形成能力显著增加(P<0.001)。6.辐射暴露后HIF-1α表达上调,介导LDHA表达增强,PDH表达下调。沉默HIF-1α表达在一定程度上消除了辐射诱导的这种能量代谢转变;经姜黄素预处理可纠正辐射诱导的HIF-1α及LDHA的表达上调,部分恢复PDH表达。7.动物实验显示辐射诱导HIF-1α表达加强,调控能量代谢相关蛋白表达发生改变,LDHA表达增强,PDH表达下调;经姜黄素预处理,纠正了HIF-1α上调所介导的能量代谢相关蛋白的表达变化,趋势与细胞实验一致。结论:胰腺外分泌细胞在电离辐射损伤下,细胞出现氧化应激,线粒体受到损伤,辐射诱导通过上调HIF-1α表达,促使能量代谢发生转变,糖酵解途径加强,而经线粒体的有氧氧化受到抑制。姜黄素通过下调HIF-1α表达,纠正了辐射诱导的胰腺外分泌细胞能量代谢紊乱,并具有抗氧化、保护细胞线粒体,从而发挥其对胰腺外分泌细胞的辐射防护作用。