黄芩素对电离辐射诱导肠道损伤的作用及机制研究

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cxdong54321
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目的:肠道损伤是大剂量电离辐射(IR)照射后患者于第一周内死亡的主要原因,也是盆腹腔肿瘤患者接受放射治疗后出现的主要副作用。黄芩素是一种植物源黄酮类化合物,可通过抗氧化应激、抗凋亡、抗炎症等机制缓解多种疾病损伤。在本研究中,我们评估了黄芩素对电离辐射诱导肠道损伤的防护作用,并对其辐射防护机制进行了探究。方法:在细胞水平,通过CCK-8法检测不同剂量X射线照射和不同黄芩素给药浓度对鼠小肠上皮细胞(IEC-6)活力的影响,采用流式细胞术检测黄芩素对受照细胞内活性氧(ROS)、γ-H2AX和凋亡水平的影响。在小鼠生存率实验中,小鼠被分为4组:对照组、黄芩素给药组、照射组和黄芩素给药照射组,在照射前1h和照射后1天,给药组小鼠腹腔注射100 mg/kg黄芩素溶液,非给药组小鼠腹腔注射生理盐水,观察小鼠在10 Gy γ射线全身照射(TBI)后15天内的生存情况。在小鼠肠道实验中,小鼠被分为3组:对照组、照射组和黄芩素给药照射组,给药方案同生存率实验,在小鼠9 Gy γ射线TBI后第3天取其小肠组织和粪便样本,小肠组织进行HE染色以观察小肠结构和隐窝数目的变化;采用免疫组化实验对小肠Lgr 5、Axin2、Ki67、Lysozyme和Villin蛋白的表达进行检测;通过原位末端标记法(TUNEL)染色实验检测小肠凋亡细胞的数目变化;通过免疫荧光实验或Western-blot 实验对小肠中 p53、8-OHdG、Caspase 3、Caspase 8、Bcl-xl和 Bax 蛋白的表达进行检测;粪便样本进行16S rRNA测序并对测序数据进行α多样性分析、β多样性分析、门和属水平菌群丰度分析、LefSe分析和KEGG通路富集分析。结果:在细胞水平,我们发现9 Gy X射线照射可显著降低IEC-6的细胞活力,而在照射前1 h给予2.5 μM黄芩素溶液可对细胞发挥最佳辐射防护作用,进一步实验发现黄芩素可降低受照细胞ROS和γ-H2AX的表达水平并抑制凋亡反应。在小鼠水平,我们发现黄芩素可显著提高受照小鼠生存率,延长受照小鼠生存时间;黄芩素可增加小肠隐窝数目和延长小肠绒毛长度,增加小肠中Lgr5、Axin2、Ki67、Lysozyme和Villin蛋白表达阳性细胞的数目,减少小肠中凋亡细胞的数目,下调p53、8-OHdG、Caspase 3、Caspase 8和Bax蛋白的表达;黄芩素可显著改善肠道菌群结构,提高门和属水平益生菌的丰度,降低有害菌的丰度,促进肠道菌群向有益于小鼠健康的方向发展。结论:黄芩素具有一定的肠道辐射防护作用。细胞实验结果表明黄芩素对受照IEC-6的细胞活力具有显著保护作用,其可降低受照细胞ROS和γ-H2AX表达的水平,抑制细胞凋亡反应。小鼠实验结果表明黄芩素可显著提高受照小鼠生存率,改善小肠结构并提高小肠干细胞(ISC)的数目和增殖再生能力,进一步研究发现黄芩素肠道辐射防护作用的发挥与平衡受照小鼠肠道菌群组成和抑制小肠细胞中p53的激活及其介导的线粒体凋亡和死亡受体凋亡途径有关。
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