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目的:辐射在生产和生活中带来便利的同时,也会引起正常组织的毒性作用,造成急性放射性综合征(Acute radiation syndrome,ARS),包括胃肠综合征、造血综合征、神经血管综合征等[1,2],辐射会诱导细胞凋亡、氧化应激和炎症等导致死亡发生[3,4],辐射防护剂的应用显得至关必要[5]。大黄素,是一种植物来源的蒽醌类化合物,目前报道具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、调节免疫系统等作用[6]。有研究报道,大黄素在体外对哺乳动物脾细胞表现出辐射防护作用[7],但目前尚未有关于大黄素是否具有体内辐射防护作用以及其作用机制的报道。山萘酚,是一种黄酮醇类化合物,具有抗氧化[8]、抗炎[9]、抑制血小板聚集和黏附[10]、抑制肿瘤生长和保护肝细胞[11]等药理作用。山萘酚的结构决定了其具有较好的抗氧化作用,而电离辐射引起的氧化应激是辐射损伤的主要原因之一,目前尚未有关于山萘酚对伽马辐射损伤防护作用的系统性报道。本课题,我们旨在从动物和细胞水平探讨大黄素和山萘酚是否具有辐射防护作用,并研究大黄素和山萘酚辐射防护作用机制。方法:将C57小鼠分为正常对照组、8.5Gy辐射模型组、8.5Gy辐射+大黄素30mg/kg组、8.5Gy辐射+山萘酚15mg/kg组、7Gy辐射模型组、7Gy辐射+大黄素30mg/kg组、7Gy辐射+山萘酚15mg/kg组,小鼠在辐射前连续灌胃给药五天,之后一次性分别接受8.5Gy或7Gy剂量全身γ射线辐射,观察并记录8.5Gy辐射后各组动物在辐射后30天的生存情况以及十天体重变化。在辐射后的第7天,记录各组动物体重,全部处死7Gy辐射的各组动物,取小鼠脾脏组织和胸腺组织测定脏器指数并分别检测组织中SOD和MDA水平变化,取小鼠外周血利用抗体标记和流式细胞仪检测外周血中EPCs水平变化,取小鼠小肠组织利用H&E染色和TUNEL染色观察小肠组织病理形态变化和凋亡情况,利用Western blot检测小肠组织蛋白表达变化。使用人脐静脉内皮细胞(HUVECs)株,实验分为正常对照组、辐射模型组、大黄素给药组、山萘酚给药组,辐射前24h给予药物孵育,之后一次性接受24Gy剂量γ射线辐射,辐射后24h,利用MTT法检测各组细胞的存活率,流式细胞术和Hoechst 33258染色检测细胞凋亡、试剂盒检测细胞ROS、NO、SOD和MDA水平、Real-time PCR检测细胞p53、prx5、Bax、Caspase9和Caspase3基因在m RNA水平表达变化,Western blot检测细胞p53、prx5、Cyt-c、Bax、Caspase9、cleaved-Caspase9、Caspase3和cleaved-Caspase3基因在蛋白水平表达变化。结果:1.大黄素和山萘酚均明显提高了8.5Gy辐射模型组小鼠的生存率(P<0.05,P<0.05;8.5Gy+emodin 30mg/kg vs.8.5Gy group,8.5Gy+kaempferol 15mg/kg vs.8.5Gy group),减轻辐射引起的体重降低(P<0.01,P<0.05;8.5Gy+emodin 30mg/kg vs.8.5Gy group,8.5Gy+kaempferol 15mg/kg vs.8.5Gy group)。正常对照组(无辐射)的30天生存率为100%,第10天平均体重为(20.66±0.93)g;8.5Gy模型组小鼠辐射后第5天开始出现死亡,30天生存率为10%,与对照组相比发生明显降低(P<0.01),辐射后第10天平均体重为(14.93±2.04)g与正常组相比,辐射后模型组体重明显下降(P<0.001);大黄素处理组小鼠辐射后第12天出现死亡,30天生存率提高到50%,辐射后第10天平均体重为(17.90±1.47)g;山萘酚处理组小鼠辐射后第10天出现死亡,30天生存率提高到40%,辐射后第10天平均体重为(17.11±1.21)g。2.大黄素和山萘酚均可以改善辐射引起的小肠组织损伤。小肠组织病理检查显示,大黄素和山萘酚处理可以显著保护辐射后肠结构完整性、阻止平均绒毛高度降低和隐窝减少;原位末端标记(TUNEL)法检测显示,大黄素和山萘酚处理可以明显减少辐射诱导的小肠绒毛和隐窝中的细胞凋亡;Western blot对小肠组织蛋白表达进行检测,结果显示大黄素可以明显减少辐射诱导的p53蛋白表达,山萘酚可以显著恢复辐射诱导的prx5蛋白异常表达。3.大黄素和山萘酚均可以明显改善辐射诱导的脾脏指数和胸腺指数降低,提高外周血中内皮祖细胞水平。相比于模型组,山萘酚可以明显提高辐射后脾脏和胸腺组织的SOD活性,同时降低小鼠脾脏和胸腺组织中MDA的含量。4.大黄素和山萘酚均可以增加辐射后细胞的存活率。大黄素处理可以显著减少辐射诱导的p53、Bax和Caspase3在m RNA和蛋白水平上的高表达,进而抑制辐射诱导的细胞凋亡;山萘酚处理可以显著的降低辐射诱导的ROS、NO和MDA高表达,提高细胞内SOD水平;在m RNA和蛋白水平上,恢复辐射引起的prx5、Cyt-c、Caspase9和Caspase3异常表达,抑制辐射引起的细胞凋亡。结论:1.大黄素具有提高辐射小鼠生存率、减轻辐射引起小鼠的组织损伤、提高辐射后细胞存活率作用。该作用与大黄素恢复辐射后外周血中EPCs水平,降低辐射后小鼠小肠组织和HUVECs的p53、Bax以及Caspase3在m RNA和蛋白水平的高表达,减少辐射引起的小肠组织损伤、细胞凋亡有关。2.山萘酚具有提高辐射后小鼠生存率、减轻辐射引起的组织损伤、提高辐射后细胞存活率作用。该作用与山萘酚恢复辐射后外周血中EPCs水平,清除组织和细胞在辐射产生的过剩ROS、NO和MDA,增加SOD表达,恢复辐射后小鼠小肠组织和HUVECs的prx5、Cyt-c、Caspase9以及Caspase3在m RNA和蛋白水平的异常表达,减少辐射引起的氧化应激、细胞凋亡有关。