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放射治疗(Radiotherapy)是临床上治疗恶性肿瘤的重要方法之一。放射治疗不仅能够杀死受到照射的肿瘤细胞,还可以杀灭其周围未受到照射的细胞,这种现象称为“放射诱导的旁观者效应”,其生物学效应包括DNA损伤、炎症反应、细胞凋亡及癌症形成等。放射诱导的旁观者效应的发生机制及时间效应尚不明确,且目前的研究集中在体外细胞水平或组织水平,动物模型的在体实验研究较少,体内信号转导通路不明确,仍需进行深入探讨。DNA损伤在旁观者效应的发生中起着重要的作用,研究显示电离辐射通过使水分子进行电离,形成自由基,DNA双链发生断裂,最终导致细胞凋亡,释放炎症因子。研究表明,炎症反应在放射诱导旁观者效应的早期和晚期反应中起着重要的作用,NLRP3炎症小体作为早期炎症因子,高迁移率族蛋白B1(HMGB1)作为炎症晚期反应因子,在炎症相关的研究中得到广泛关注。但是,DNA损伤与两种炎症因子在放射诱导旁观者效应中关系及机制,我们知之甚少。同时,临床上采用HMGB1相关的药物治疗放射性皮肤损伤,但对辐射后机体其他部位的损伤尚无文献报道。因此,课题组在前期研究中建立了38 Gy X射线单次大剂量辐照Wistar大鼠后臀部皮肤建立的急性放射性皮肤损伤模型,本研究在此模型的基础上,探究了辐射和药物对辐射后大鼠受辐照处皮肤、免疫器官胸腺及非免疫器官肝脏中DNA损伤、NLRP3的表达、HMGB1及下游通路的表达及三者之间的相关性。本研究的主要内容及结果如下:(1)探究辐射对大鼠皮肤及远处器官(胸腺、肝脏)的DNA损伤和炎症反应的影响通过免疫组化、免疫荧光、ELISA、q RT-PCR及Western Blot技术检测照射后不同时间点照射区域皮肤中DNA损伤及NLRP3炎症小体、HMGB1及下游通路的表达及变化规律;通过q RT-PCR和Western Blot技术检测照射后特定时间点大鼠远处器官(胸腺、肝脏)中DNA损伤、NLRP3炎症小体及HMGB1的表达。结果发现,大鼠皮肤被辐照后,氧化应激标志物8-oxo G在照射后6 h表达量升高,导致DNA损伤及细胞凋亡,释放炎症因子,激活NLRP3炎症小体、HMGB1炎症因子及它们下游相关因子。且NLRP3炎症小体在辐射后48 h-15 d表达量达到峰值,HMGB1则在辐射后15 d-18 d表达量最高。同时,大鼠皮肤受到的损伤通过血清中大量炎症因子的释放,对远处器官胸腺和肝脏造成影响。DNA损伤及炎症反应表达量到达峰值的先后顺序为皮肤-胸腺-肝脏。(2)探究药物对辐射后大鼠皮肤及远处器官(胸腺、肝脏)的DNA损伤和炎症反应的影响选取伤口表征最严重的第15 d,大鼠腹腔注射促炎类药物HMGB1溶液及抑炎类药物甘草酸铵溶液,通过免疫组化、免疫荧光、ELISA、q RT-PCR及Western Blot技术检测腹腔注射促炎类药物HMGB1溶液及抑炎类药物甘草酸铵溶液1 d后照射区域皮肤中DNA损伤及NLRP3炎症小体、HMGB1及下游通路的表达及变化规律;通过q RT-PCR和Western Blot技术检测腹腔注射促炎类及抑炎类药物1 d后大鼠远处器官(胸腺、肝脏)中DNA损伤、NLRP3炎症小体及HMGB1的表达。结果发现,HMGB1溶液促进皮肤中DNA损伤的表达,甘草酸铵溶液则抑制其表达;促炎类药物HMGB1溶液能促进辐射对大鼠皮肤NLRP3通路的作用,抑炎类药物甘草酸铵溶液则能抑制辐射对大鼠皮肤HMGB1通路的作用。同时,促炎类药物HMGB1溶液能够促进辐射对大鼠胸腺的损伤,抑炎类药物甘草酸铵溶液则能减轻辐射对大鼠肝脏造成的损伤。实验结果表明:大鼠皮肤受到辐照后,氧化应激造成DNA损伤及细胞凋亡,诱导炎症反应,且能通过血液中大量炎症因子的释放造成未辐照器官的损伤。抑炎类药物对未辐照器官损伤有较好的缓解作用,为临床用药提供理论依据。