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辐射旁效应是近年来被人们广泛关注的一种辐射生物学效应,对辐射生物学的完善和发展具有重要贡献。对辐射旁效应及其相关分子机制的研究为辐射防护以及核物理的广泛应用奠定理论基础,而且在辐射防护、辐射风险评估以及放疗的临床应用等方面均具有重要的指导作用和应用价值。本课题对神经胶质瘤细胞的伽马射线辐照旁效应进行了深入的研究,期望为神经胶质瘤的临床伽马射线放射治疗提供更为完善的理论依据,为制定更为科学、高效、合理的伽马射线放疗方案奠定理论基础。本课题采用伽马射线为离子源射线,以两种神经胶质瘤U87 MG和U251细胞系构建了伽马射线辐照损伤细胞模型,用培养基转移实验的方法深入地研究了不同剂量下伽马射线辐射旁效应诱导的相关生物学效应及其潜在的分子机制。实验结果表明:伽马射线辐射旁效应能诱导未受辐照的神经胶质瘤U87 MG细胞产生增殖促进效应;而伽马射线辐射旁效应对未受辐照的神经胶质瘤U251细胞没有影响。为了进一步探讨伽马射线辐射旁效应诱导神经胶质瘤细胞产生增殖能力改变的原因,本文又从周期、凋亡以及基因调控等方面对伽马射线辐射旁效应诱导神经胶质瘤细胞产生增殖能力改变的相关机制进行了深入的研究。实验结果表明:伽马射线辐射旁效应诱导U87 MG神经胶质瘤细胞增殖与细胞周期无关,亦即旁效应增殖反应不是通过缩短细胞周期实现的。细胞凋亡结果显示两种神经胶质瘤细胞中只有U87 MG细胞在细胞培养基转移实验开始早期(早于24小时)出现明显活细胞数量下降,凋亡细胞增强的趋势。而到了中后期(如48小时)则细胞凋亡活性减弱,与此相应的细胞增殖明显。说明细胞凋亡在辐射诱导的早期旁效应发挥重要作用,而在48小时,伽马射线辐射旁效应诱导的U87 MG细胞增殖占据主导效应。因此,本文又从增殖相关信号通路角度对伽马射线辐射旁效应诱导神经胶质瘤U87 MG细胞产生增殖促进效应的相关分子机制进行了初步探讨。结果表明伽马射线辐照U87 MG细胞诱导其增殖旁效应可能是通过激活PI3K-AKT增殖通路实现的,添加PI3K的抑制剂可以明显降低该种辐照诱导的肿瘤细胞增殖旁效应,而且免疫荧光显示该种抑制是通过抑制磷酸化AKT的生成、阻止其进入胞核调控细胞增殖效应而实现的。同时,对于肿瘤辐射旁效应中的外泌体促增殖效应及蛋白质组学分析也关注到了AKT信号通路的活化。综上研究结果表明伽马射线辐射旁效应在不同神经胶质瘤中产生的诱导增殖效应不同,而磷酸化AKT的生成是主要的效应步骤,这为我们深入研究伽马射线辐射旁效应的作用机理和分子机制提供了准确的分子靶点,为临床神经胶质瘤伽马射线放疗的辐照生物学效应中的间接损伤效应研究提供理论基础。