随着人们对核与辐射的认识逐渐深入,辐射防护剂的研发受到人们越来越多的关注。辐射防护剂的种类主要包括氨巯基类、酚类、多糖类、激素类、细胞因子类、维生素类、草药提取物及海洋天然产物等。WR2721(氨磷汀)作为被公认的最有效辐射防护剂,虽药效显著,但有明显的毒副作用,其有效剂量与毒性剂量比较接近。我国临床上常用的辐射防护剂雌激素类化合物(如“500”与“523”)虽然效果显著,但存在致癌危险性,如导致妇科肿瘤疾病等;植物来源活性物质(如“408”)虽安全性高,但效果不够理想,而且提取的来源十分有限。因此,寻找一种效果理想且对人体无明显副作用的辐射防护剂一直是放射生物学及医学相关领域所关注的重要问题。本文以星虫为研究对象,分离纯化获得高纯度的星虫多糖(Sipunculus Nudus polysaccharides,SNP),对其理化性质进行分析;建立动物试验模型、体外清除自由基试验模型与细胞氧化损伤模型,系统地研究了SNP在体内与体外对辐射损伤的防护作用并初步揭示了其抗氧化作用机理。采用1%NaOH碱解,三氯乙酸脱蛋白得到星虫粗多糖。通过选用DEAE-cellulose 52离子交换层析与SephacrylTM S-300分子筛层析,得到高纯度SNP。采用咔唑-硫酸法测得糖醛酸含量为9.82%;HPGPC法测得平均分子量为680 kDa;PMP-HPLC柱前衍生化法测得单糖组成为甘露糖,鼠李糖,半乳糖醛酸,葡萄糖,阿拉伯糖,岩藻糖,其摩尔比例为Man:Rha:Gal A:Glc:Ala:Fuc=1.2:0.9:7.5:88.8:0.8:0.9。通过FT-IR分析SNP中含有C-H伸缩振动、C-H键的变角振动吸收、O-H伸缩振动吸收与COO-中羰基伸缩振动的吸收峰。通过1H NMR检测到SNP中含有α-构型存在,13C NMR数据显示SNP中含有β-糖苷键与C-6残基。建立辐射诱导动物损伤试验模型。60只BALB/C小鼠随机分为空白对照组(不给药、不辐照)、辐照模型组(不给药、辐照)、阳性药组(给药、辐照)、30 mg/kg SNP组(给药、辐照)、90 mg/kg SNP组(给药、辐照)与270 mg/kg SNP组(给药、辐照),每组10只。经致死剂量7.5 Gy 137Csγ射线一次性全身照射后测定小鼠30天存活率,结果显示星虫多糖能有效提高致死剂量照射后BALB/C小鼠30天存活率,延长照后存活时间。经4.0 Gy剂量照射后14天处死小鼠,检测外周血中红细胞、白细胞与血小板数量,脏器指数与骨髓DNA含量,流式细胞术检测骨髓造血干细胞含量、骨髓噬多染红细胞微核率、骨髓细胞凋亡率。结果显示星虫多糖能显著提高外周血中红细胞、白细胞与血小板数量,提高脾脏与睾丸的脏器指数,显著增加骨髓DNA含量,提高骨髓造血干细胞含量,降低骨髓噬多染红细胞微核率与细胞凋亡率。HE染色观察骨髓组织病理,结果显示星虫多糖能显著提高辐照后小鼠骨髓中红细胞与巨核细胞数量。经4.0 Gy剂量照射后,于照后24 h与照后72 h检测血液中LPS、DAO、TNF-α与IL-6含量,HE染色观察胃肠组织病理,TUNEL染色检测小肠隐窝细胞凋亡情况。结果显示星虫多糖能有效减少辐照后24 h与72 h血浆中LPS、DAO含量与血清中TNF-α、IL-6含量,拮抗辐照导致细胞通透性的增加;胃肠组织HE病理与小肠隐窝细胞TUNEL染色结果显示星虫多糖能使受辐照小鼠的小肠组织肠壁变薄,小肠绒毛断裂、脱落等病理改变显著改善,提高小肠隐窝细胞数量并显著降低TUNEL染色的细胞凋亡率,同时减轻胃组织辐照导致粘膜变薄、腺体消失与炎症等症状。为进一步探讨星虫多糖的抗辐射作用机理,构建体外清除自由基试验模型、体外细胞抗氧化试验模型与体内动物氧化损伤模型,检测星虫多糖的抗氧化作用。结果发现,星虫多糖能有效清除羟基自由基,并呈现一定的剂量依赖关系;能有效增加血清、睾丸组织、小肠组织与IEC-6细胞中抗氧化酶SOD、CAT与GSH-Px活性并降低脂质过氧化物MDA含量。CCK-8检测星虫多糖对8 Gy剂量照射后细胞存活率的影响,发现星虫多糖能显著提高照后细胞的存活率,降低ROS活性氧水平并提高细胞中抗氧化酶活性。本研究发现星虫多糖可以有效降低137Csγ射线辐照诱导机体产生的造血系统与消化系统损伤,并可能通过提高机体抗氧化酶活性与降低过氧化物含量实现对机体的保护作用。研究对揭示星虫多糖抗辐射作用的机理具有一定的理论价值,对天然高效辐射防护剂的进一步开发具有现实指导意义。