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BP-C2对小鼠全身照射后辐射损伤的防护和缓解作用

期刊:international journal of radiation biologyDOI:10.1080/09553002.2018.1416204

本文为一篇原始研究报告,研究题目为“BP-C2,一种新型木质素衍生的多酚化合物与铵钼酸盐联合使用对两种小鼠品系全身辐射的辐射保护和辐射缓解效果”。该研究由Vladimir N. Bykov、Igor S. Drachev、Sergey Yu. Kraev、Mikhail A. Maydin、Ekaterina A. Gubareva、Sergey E. Pigarev、Vladimir N. Anisimov、Irina A. Baldueva、Elena I. Fedoros以及Andrey V. Panchenko等人共同完成,研究发表于《International Journal of Radiation Biology》期刊,发布日期为2017年12月21日。

学术背景

辐射事故、太空探索的加速、放射治疗和放射成像技术的普及以及核恐怖主义威胁的增加,促使全球对辐射保护剂的需求不断增长。尽管已有多种辐射保护剂和辐射缓解剂处于开发阶段,并且有些已通过了非临床和早期临床试验,但目前市场上仅有少数几种造血干细胞刺激因子获得了美国FDA的批准。因此,辐射保护和缓解剂仍然是医学上亟待解决的问题。

BP-C2是一种新型的木质素衍生的多酚化合物,含有铵钼酸盐,具有潜力作为辐射保护剂和辐射缓解剂。文献中已有研究表明,某些植物衍生的多酚化合物,如迷迭香酸、番茄红素和黄酮类化合物,已经展现了辐射保护效果。BP-C2的开发旨在评估其对急性辐射综合症(ARS)的缓解效果,并探索其机制。

研究目的与方法

本研究的主要目的是评估BP-C2对急性辐射综合症(ARS)的缓解作用。研究采用了小鼠全身辐射模型(TBI,辐射剂量4.0-8.0 Gy),并通过不同剂量的BP-C2来评估其对小鼠生存率、脾脏集落形成单位(CFU)的形成、肠道隐窝生存率等方面的影响。

研究流程

1. 动物实验

实验使用了两种小鼠品系:CBA小鼠和C57BL/6小鼠,所有小鼠在实验前适应了环境至少10天。小鼠在实验中被分为不同的实验组和对照组,每组的小鼠数量为12只或10只,具体取决于实验的需求。研究在小鼠全身辐射后,分别评估了不同剂量的BP-C2对小鼠的生存率、脾脏和骨髓的造血功能、肠道隐窝的修复能力等方面的影响。

2. 辐射处理与药物给药

所有小鼠在辐射后进行了不同时间段的药物干预,BP-C2的剂量为6.0mg/kg、81.0mg/kg和156.2mg/kg。药物通过灌胃的方式给予,每两天一次,持续给药直到辐射后第10天。为了解BP-C2对急性辐射综合症的缓解效果,研究人员在辐射后24小时内开始给药。

3. 数据分析

研究人员通过统计学方法对数据进行分析,包括生存率的计算、脾脏和骨髓细胞数量的测定、肠道隐窝的生存能力以及LGR5阳性细胞数量的评估。采用了卡方检验、log-rank检验等方法对不同组间的差异进行比较。

主要结果

1. 生存率

在CBA小鼠的30天生存实验中,BP-C2显示出较强的辐射保护效果。在5.0Gy和6.0Gy的辐射剂量下,BP-C2显著提高了小鼠的生存率,分别增加了16.7%和15.0%。而在7.0Gy的辐射剂量下,BP-C2并未显著提高生存率,但仍显示出一定的保护效果。

在C57BL/6小鼠的短期实验中,BP-C2处理组的生存率显著高于对照组,在6.0Gy辐射剂量下,BP-C2组小鼠的生存率为50%,而对照组为60%,并且在7.0Gy的辐射剂量下,BP-C2组小鼠的生存率从10%提高到50%。

2. 造血功能

BP-C2的治疗显著增加了小鼠脾脏中的CFU数量,表明BP-C2能够促进造血功能的恢复。在5.0Gy辐射的小鼠中,BP-C2组的CFU数量为6.7±5.1,而对照组仅为2.3±2.3,差异具有统计学意义(p=0.0245)。

3. 肠道隐窝修复

BP-C2还显示出对肠道隐窝的保护作用。在5.0Gy辐射的小鼠中,BP-C2组的存活隐窝数为133.7±13.9,而对照组为124.2±10.5,差异具有统计学意义(p<0.0023)。在6.0Gy辐射的小鼠中,BP-C2组的存活隐窝数为122.2±9.8,而对照组为106.2±13.7(p<0.0001)。在高剂量辐射下,虽然CFU和隐窝的数量未能得到有效评估,但BP-C2在中等辐射剂量下展现出显著的保护效果。

4. LGR5阳性细胞

通过免疫组化分析,研究发现BP-C2能够保护肠道隐窝中的LGR5阳性干细胞,维持其在辐射后一定的数量,表明BP-C2可能通过促进肠道干细胞的修复来起到保护作用。不同辐射剂量下,BP-C2组的LGR5阳性细胞数量明显高于对照组,尤其在5.0Gy和6.0Gy的辐射剂量下。

结论

本研究表明,BP-C2能够有效缓解中等剂量辐射引起的小鼠辐射损伤,具有显著的辐射缓解效果。BP-C2通过增强脾脏的外周造血作用、保护肠道上皮细胞、维持肠道干细胞的数量,促进了小鼠的生存和肠道修复。研究结果为开发新的辐射缓解剂提供了科学依据,尤其对于长期暴露在辐射环境中的人群,如癌症患者接受放疗后的副作用防治,具有重要的应用价值。

研究亮点

BP-C2作为一种新型的木质素衍生的多酚化合物,与铵钼酸盐联合使用,在小鼠的中等辐射剂量范围内表现出显著的辐射保护和缓解作用。其作用机制主要通过增强脾脏的外周造血、保护肠道上皮细胞、维持肠道干细胞的生长等方面实现。此外,BP-C2作为一种口服药物,具有良好的耐受性和较长的保质期,是一种有前景的辐射保护和缓解剂。

科学意义与应用价值

BP-C2不仅在基础研究中为辐射保护和缓解剂的开发提供了新的思路,而且其较低的毒性、口服给药方式和较长的储存期,使其在临床上具有广泛的应用潜力。未来的研究可以进一步探讨其在癌症患者放疗期间的应用,尤其是在减少放疗副作用方面的潜力。

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