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目的: 放射治疗是用来治疗恶性肿瘤的主要手段,但同时也会对人体带来许多副作用。辐射诱发骨髓组织脂肪增加,严重抑制了机体造血系统和免疫系统,影响机体恢复。本实验通过观察小鼠受到辐射损伤后骨髓脂肪化,探讨辐射损伤骨髓基质细胞的病理和细胞分子生物学的变化。 方法: 将C57BL/6雌性小鼠分别进行4Gy和6Gy剂量的137Csγ射线全身照射。在照射后的第3、6、9、12天制作小鼠股骨标本以获得骨髓病理切片,用于病理分析。同时在第3、6、9、12天受取各组小鼠的骨髓有核细胞,进行细胞计数、流式分析细胞周期,同时分离提取小鼠骨髓基质细胞,进行CFU-F克隆检测、流式分析细胞周期、骨髓基质细胞的RNA提取并逆转录cDNA、实时定量PCR检测不同脂肪化分子标志物如PPAR-γ、Runx2、LPL、CEBP-α的表达情况,探讨辐射损伤的基质细胞病理和细胞分子生物学的变化。 结果: 受到照射后不久的第3天、第6天,4Gy照射组小鼠的骨髓有核细胞计数及CFU-F克隆结果都较正常对照组偏低,其后恢复正常,6Gy照射组小鼠的CFU-F克隆无结果;流式分析细胞周期发现经过培养的4Gy照射组及6Gy剂量未经过培养的小鼠骨髓基质细胞,其细胞周期在照射后初期G0/G1期的细胞明显增多,处于S期的细胞明显降低,而后随着时间推移慢慢恢复正常水平,而未经过培养的4Gy剂量照射组小鼠骨髓基质细胞周期水平和正常细胞相差无几。 小鼠骨髓病理切片显示,受到6Gy剂量照射的小鼠骨髓基质细胞增生明显减低,产生明显的空腔,较正常对照组变化明显;而4Gy照射组小鼠的骨髓病理切片与正常组相比无明显变化,小鼠的骨髓基质细胞增生明显活跃。 实时定量PCR结果也得出小鼠在受到4Gy剂量照射后,在受照初期,其骨髓基质细胞的分子标志物PPAR-γ、CEBP-α的表达量上升,Runx2、LPL的表达量则下降明显,而后恢复正常水平。 结论: 从细胞计数以及CFU-F克隆可以看出,小鼠受到4Gy剂量照射产生的副作用可通过机体自身的康复作用而较快速得到恢复,最后达到正常水平,而6Gy剂量照射组的副作用则比较严重,自身恢复作用较弱且时间较长,有的甚至可能无法恢复,要想达到正常水平可能需要更长时间。小鼠骨髓病理切片也很好的证明了4Gy照射剂量造成的骨髓增生抑制的副作用较小,与正常组小鼠差别不大,而6Gy剂量照射产生的骨髓增生抑制则非常明显,且恢复慢,有的甚至可能无法恢复。 通过实时定量-PCR(RT-PCR),发现在受到照射后小鼠BMSC中调节骨髓基质细胞向脂肪方向分化的PPAR-γ基因的表达量增加,调节成骨方向分化的Runx2基的表达量有所降低,同时,其调节脂肪沉积的LPL基因的表达量先是下降,后随着时间的延长,LPL基因的表达量回复正常;而CEBP-α基因的表达情况恰恰相反,在刚受到照射后的表达量显著增高,而后表达量慢慢降低,最后和LPL基因的表达趋于一致,保持了BMSC的分化平衡,由此说明小鼠受到辐射后,其骨髓基质细胞向脂肪方向分化趋势,从而引起的一系列骨损伤副作用。 6Gy剂量照射对小鼠的BMSC影响较大,尤其是受照初期,而4Gy剂量照射对小鼠的MSC影响不是很大,受照初期虽有所影响,但后随着时间推移,机体的自我恢复调节功能可使其恢复到正常水平。通过细胞克隆、RT-PCR和细胞周期检测都可证明,骨髓系统所受辐射损伤于辐射剂量呈正相关趋势,小鼠的骨髓病理切片和细胞克隆结果说明,较高剂量的6Gy照射会严重影响BMSC的增殖,而较低剂量的4Gy照射对BMSC的增殖影响不是很大;但BMSC的分化不论高剂量还是低剂量都会受到一些影响,因为PPAR-γ是骨髓基质细胞脂肪化的标志,Runx2则视为骨髓基质细胞向成骨细胞分化的标志,所以RT-PCR实验发现BMSC在刚受到4Gy剂量照射,其向脂肪化分化会增多,成骨细胞减少,导致骨髓脂肪化,造成骨损伤、造血功能降低等一系列损伤,但很快随着时间的推移,小鼠的自我恢复功能,使得PPAR-γ和Runx2的表达量趋于平衡,小鼠的骨髓基质细胞向脂肪细胞和成骨细胞的分化趋于正常。 目前,由于国内研究辐射对BMSC分化影响的项目较少,因此,本实验通过一系列实验进一步探究其分子作用机制,结果显示辐射对BMSC的分化过程中各类分化细胞的目的基因的表达有较大影响。