辐射旁效应是近年来被人们广泛接受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基础。本课题对神经肿瘤细胞的重离子辐射旁效应进行了深入的研究,期望为肿瘤的临床重离子放疗治疗提供更为完善的理论依据,为制定更为科学、高效、合理的重离子放疗方案奠定理论基础。本课题采用⁷Li³⁺为离子源射线,以神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞以及两种神经胶质瘤U87和U251细胞共三种神经肿瘤细胞系构建了重离子辐射损伤细胞模型,用培养基转移实验的方法深入地研究了不同剂量下重离子辐射旁效应诱导的相关生物学效应以及其潜在的分子机制。实验结果表明:重离子辐射旁效应能诱导未受辐射的神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞产生增殖抑制效应。并且在一定剂量范围内,增殖抑制效应表现出一定的时间效应和剂量效应,当辐射剂量过高时,增殖抑制作用反而有所缓解。而重离子辐射旁效应对神经胶质瘤U87细胞同样产生增殖抑制效应;对神经胶质瘤U251细胞没有明显的增殖抑制效应,反而有一些促进增殖的效应。为了进一步探讨重离子辐射旁效应诱导神经肿瘤细胞产生增殖能力改变的原因,本文又从周期、凋亡以及Caspase活性等方面对重离子辐射旁效应诱导神经肿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:重离子辐射旁效应确实可以诱导神经肿瘤细胞周期、凋亡和Caspase活性的改变。而且对SH-SY5Y细胞而言,重离子辐射旁效应在中低剂量时诱导明显的G1期阻滞效应,而在较高剂量时却呈现G2期阻滞明显。同时在中低剂量时,其旁效应诱导的凋亡升高主要表现为早期凋亡明显上升;而在较高剂量时,晚期凋亡上升显著。而且其旁效应诱导的凋亡和Caspase活性增加都表现为在中低剂量条件下比高剂量条件下增加显著。这些都表明了重离子辐射旁效应诱导的SH-SY5Y细胞的周期和凋亡的改变可能是其产生增殖抑制效应的重要原因;其旁效应可能是通过激活Caspase凋亡通路来诱导凋亡的增加,同时暗示了重离子辐射旁效应在不同剂量时产生的诱导损伤效应的分子机制不同。本文还从周期、凋亡和增殖相关信号通路等方面对重离子辐射旁效应诱导神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞产生增殖抑制效应的相关分子机制进行了初步探讨。结果表明重离子辐射旁效应诱导的增殖抑制效应是由多种因素和多条信号通路综合作用的结果,并且不同剂量下相关信号通路的激活情况和程度不尽相同。这为我们深入研究重离子辐射旁效应的作用机理和分子机制奠定基础,对长期载人航天工程和临床肿瘤重离子放疗的辐射生物学效应中的间接损伤效应提供理论基础。