吳少華 常華 杰 勾文峰 郭江紅 寧 洪鑫 李祎亮 侯文彬
1 天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院中藥學(xué)專業(yè),天津 301617;2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所,天津市放射醫(yī)學(xué)與分子核醫(yī)學(xué)重點實驗室,天津 300192
隨著核技術(shù)的發(fā)展,電離輻射被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,其在造福人類的同時也極大地增加了人們受到輻射損傷的風(fēng)險[1]。短時間內(nèi)大劑量的電離輻射會引發(fā)機體的急性輻射綜合征,造成造血系統(tǒng)、胃腸道系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和皮膚等的輻射損傷[1-4]。其中,機體造血系統(tǒng)對電離輻射尤為敏感,而造血系統(tǒng)的恢復(fù)在輻射損傷的治療中至關(guān)重要[1,5]。幾十年來,輻射防護藥物的開發(fā)一直是國內(nèi)外科研工作者研究的熱點。然而,高效、低毒和穩(wěn)定性好的造血系統(tǒng)輻射防護藥物的開發(fā)仍然是一個未解決的問題,開展這方面的研究迫在眉睫。
中藥以其靶點多、促進造血、增強免疫功能和抗氧化等多種優(yōu)勢在輻射損傷的治療中發(fā)揮著重要的作用。黃杞葉為胡桃科黃杞屬植物黃杞(Engelhardia roxburghianaWall.)的干燥葉,是廣西壯族人常用的中藥,具有抗炎、抗腫瘤和增強免疫功能等多種藥理作用[6?7]。本研究所采用的黃杞葉提取物的主要成分是黃酮類化合物,其占黃杞葉提取物總量的64%,落新婦苷、黃杞苷和花旗松素3 種二氫黃酮是其中的主要活性成分,分別占黃酮類化合物總量的57.9%、3.3%、2.8%[7]。落新婦苷廣泛存在于多種藥用和食用植物中,具有抗氧化、抗炎和抗腫瘤等多種藥理作用[8?9],對溶骨性骨病[10]、糖尿病腎病[11]、膿毒癥誘導(dǎo)的急性肺損傷[12]、慢性炎癥性皮膚病[13]、乳腺癌[14]等具有防護作用。黃杞苷主要存在于蔬菜和水果中,具有抗炎、抗氧化和抗腫瘤等活性,對肺纖維化[15]、盆腔炎[16]和骨關(guān)節(jié)炎[17]等具有防護作用?;ㄆ焖伤厥且环N天然化合物,存在于多種植物中,通常作為食品工業(yè)中的天然抗氧化添加劑,具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗腫瘤等多種生物活性,對銀屑病[18]和急性酒精性肝損傷[19]等具有防護作用,還可以促進肝癌細胞的凋亡[20]。輻射誘導(dǎo)的活性氧水平升高是導(dǎo)致造血系統(tǒng)損傷的主要原因[21],黃杞葉提取物的主要活性成分具有極強的抗氧化能力,但是目前尚未發(fā)現(xiàn)黃杞葉提取物在輻射損傷研究中的相關(guān)報道。因此,我們探討黃杞葉提取物對小鼠造血系統(tǒng)輻射損傷的防護作用,并對其作用機制進行初步的研究。
1.1.1 實驗藥物
黃杞葉提取物由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所新藥開發(fā)研究室自制,根據(jù)前期優(yōu)化后的提取與純化工藝進行制備[7]。
1.1.2 實驗動物
雄性C57BL/6 小鼠100 只,無特定病原體級,體重20~22 g,由北京華阜康生物科技股份有限公司提供[許可證號:SCXK(京)2019-0008],飼養(yǎng)在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所無特定病原體級實驗動物中心,飼養(yǎng)溫度18~25℃,相對濕度 40%~60%,光明和黑暗每12 小時交替一次。所有動物實驗均獲得中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所動物倫理委員會的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號:IRM-DWLL-2021124)。
1.1.3 主要試劑
全自動血液分析儀所用溶血劑、稀釋液、清洗液、探頭清潔液和E-Z 清潔液均購自深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司;1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基購自梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司;總抗氧化能力檢測試劑盒[2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)法]和二喹啉甲酸(BCA) 蛋白濃度測定試劑盒(增強型)購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;還原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)測定試劑盒(微板法)購自南京建成生物工程研究所。
1.1.4 主要儀器
Gammacell?40 Exactor137Cs γ 射線照射源購自加拿大Best Theratronics 公司,劑量率為0.99 Gy/min;BC-2800vet 全自動血液分析儀購自深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司;Infinite F Plex 酶標(biāo)儀購自瑞士Tecan 公司;Evolution? 201 紫外可見分光光度計購自美國 Thermo Fisher Scientific 公司。
1.2.1 體外實驗
1.2.1.1 DPPH 自由基的清除
配制200 μmol/L DPPH 儲備液,置于?20℃冰箱中避光保存。于96 孔板每孔中加入20 μl 不同質(zhì)濃度的黃杞葉提取物待測樣品(以無水乙醇配制,最終濃度分別為0.3、1、3、10、30、100、200 μg/ml),每組設(shè)置3 個平行實驗,以等量無水乙醇作為空白對照。以上每孔各加入180 μl 200 μmol/L DPPH 儲備液,室溫下避光靜置 30 min,使用酶標(biāo)儀測定其在517 nm 波長處的吸光度值。將黃杞葉提取物樣品的吸光度值記為 A1,空白對照的吸光度值記為 A0。DPPH 自由基的清除率=[(A0?A1)/A0]×100%。
1.2.1.2 ABTS 自由基的清除
按照總抗氧化能力檢測試劑盒說明書操作,配制ABTS 工作母液(等體積ABTS 溶液與氧化劑溶液混勻),室溫避光16 h,使用前用80%乙醇稀釋成ABTS 工作液。于96 孔板每孔中加入10 μl 不同濃度的黃杞葉提取物樣品(以80%乙醇配制,最終濃度分別為0.3、1、3、10、30、100、200 μg/ml),每組設(shè)置3 個平行實驗,以等量80%乙醇作為空白對照。以上每孔各加入200 μl ABTS 工作液,室溫下避光靜置 2 min,使用酶標(biāo)儀測定其在405 nm波長處的吸光度值。將黃杞葉提取物樣品的吸光度值記為 A1,空白對照的吸光度值記為 A0。ABTS自由基的清除率=[(A0?A1)/A0]×100%。
1.2.2 體內(nèi)實驗
1.2.2.1 實驗動物分組
將40 只C57BL/6 小鼠按照區(qū)組隨機法平均分為4 組:照射組、照射+黃杞葉提取物低劑量組(20 mg/kg)、照射+黃杞葉提取物中劑量組(40 mg/kg)、照射+黃杞葉提取物高劑量組(80 mg/kg),用于小鼠存活實驗;將另外60 只C57BL/6 小鼠按照區(qū)組隨機法平均分為6 組:對照組、照射組、黃杞葉提取物高劑量組(80 mg/kg)、照射+黃杞葉提取物低劑量組(20 mg/kg)、照射+黃杞葉提取物中劑量組(40 mg/kg)、照射+黃杞葉提取物高劑量組(80 mg/kg),用于小鼠造血系統(tǒng)輻射損傷防護實驗。
1.2.2.2 給藥及照射方法
對照組和照射組均給予0.5% 羧甲基纖維素鈉(CMC-Na),其余各組分別給予相應(yīng)劑量的黃杞葉提取物,根據(jù)小鼠體重按10 ml/kg 灌胃。所有實驗小鼠均于照射前7 d 和照射后6 d 連續(xù)灌胃給藥。于每次給藥0.5 h 后開始照射,存活實驗中需照射小鼠接受一次性全身 7.2 Gy(致死劑量)137Cs γ 射線照射,造血系統(tǒng)輻射損傷防護實驗中需照射小鼠接受一次性全身4 Gy137Cs γ 射線照射。
1.2.2.3 致死劑量照射下小鼠的存活分析
每隔一天記錄各組實驗小鼠的存活情況。照射后第30 天處死全部存活小鼠,并對實驗小鼠的存活率和存活天數(shù)進行分析。
1.2.2.4 臟器指數(shù)的分析
每隔一天記錄各組實驗小鼠的體重變化。照射后第7 天于取血前測量各組小鼠體重,脫頸處死后摘取各組小鼠的脾臟和胸腺,測量重量后計算脾臟和胸腺的臟器指數(shù),臟器指數(shù)=臟器重量(mg)/動物體重(g)。
1.2.2.5 小鼠外周血血常規(guī)的分析
照射后第7 天,經(jīng)眼球摘除法收集小鼠血液于含有乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)的抗凝管中,使用全自動血液分析儀分析各組小鼠外周血血常規(guī)各項指標(biāo)的變化。
1.2.2.6 小鼠骨髓有核細胞(bone marrow nucleated cell,BMNC)計數(shù)
照射后第7 天,取小鼠右側(cè)股骨,小心剔除股骨表面殘留的肌肉和結(jié)締組織后,PBS 沖洗3 次,用注射器吸取1 ml PBS 沖洗骨髓細胞于1.5 ml 離心管中,反復(fù)沖洗至少3 次直至股骨發(fā)白,再經(jīng)200 目篩網(wǎng)過濾轉(zhuǎn)移至另一個1.5 ml 離心管中形成單細胞懸液,使用全自動血液分析儀檢測各組小鼠單側(cè)股骨中的BMNC 數(shù)量。
1.2.2.7 小鼠骨髓DNA 含量的檢測
照射后第7 天,取小鼠左側(cè)股骨,小心剔除股骨表面殘留的肌肉和結(jié)締組織后,PBS 沖洗3 次,用注射器吸取2 ml 5 mmol/L 氯化鈣沖洗骨髓細胞于15 ml 離心管中,反復(fù)沖洗至少 3 次直至股骨發(fā)白,收集的骨髓懸液于4℃ 靜置30 min 后,2500 r/min (離心半徑為 12 cm)離心15 min,棄掉上清,向沉淀中加入5 ml 0.2 mol/L 高氯酸,混勻,90℃水浴加熱15 min,冷卻過濾,取1 ml 于紫外可見分光光度計268 nm 波長處測定吸光度值[用光密度(OD)值表示]。
1.2.2.8 小鼠肝臟還原型GSH 含量的檢測
照射后第7 天,摘取小鼠肝臟,剪下適量肝臟組織并稱取放入備好的離心管中,按重量(g)∶體積(ml)=1∶9 的比例加入預(yù)冷的PBS,將肝臟組織剪碎,于冰水浴條件下制備肝臟勻漿,3000 r/min(離心半徑為 8 cm)離心10 min,取上清待測。用二喹啉甲酸(BCA)蛋白濃度測定試劑盒檢測肝臟組織中的蛋白含量,按照試劑盒說明書上的操作檢測肝臟組織中的還原型GSH 含量。
應(yīng)用GraphPad Prism 8.0.1 軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示,在方差齊的條件下,組間兩兩比較采用Studentt檢驗,小鼠的存活率采用Kaplan-Meier 分析。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
由圖1 可見,隨著黃杞葉提取物和Trolox(一種維生素E 的類似物,具有與維生素E 相近的抗氧化能力,用作其他抗氧化物總抗氧化能力的參考,即陽性對照)濃度的增加,其對DPPH 自由基和ABTS 自由基的清除率逐漸增強直至趨于平緩,且呈現(xiàn)出良好的量效關(guān)系。當(dāng)濃度較低時,黃杞葉提取物和Trolox 的抗氧化能力較為接近。當(dāng)濃度為100 μg/ml 和200 μg/ml 時,與Trolox 相比,黃杞葉提取物對DPPH 自由基的清除率更高(89.83%對69.37%,90.94%對68.53%),且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=19.58、33.26,均P<0.001);對ABTS 自由基的清除率也更高(94.81%對71.35%,94.46%對71.93%),且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=21.64、20.37,均P<0.001)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物具有極強的體外抗氧化能力。
圖1 黃杞葉提取物對DPPH(A)和ABTS(B)自由基的體外清除能力 a 表示與相應(yīng)濃度的Trolox 比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=19.58~33.26,均P<0.001)。DPPH 為1,1-二苯基-2-苦基肼;ABTS 為2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸;Trolox 為一種維生素E 的類似物Figure 1 Scavenging effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (A) and 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid (B) free radicals in vitro
由圖2 可見,在接受致死劑量照射后,與照射組相比,照射+黃杞葉提取物低、中、高劑量組小鼠開始出現(xiàn)死亡的時間均有所延緩,且30 d 存活率均明顯升高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05);存活天數(shù)亦均有所增加[(19.40±7.70) d 對(12.50±3.59) d、(20.20±8.48) d 對(12.50±3.59) d、(20.90±7.96) d 對(12.50±3.59) d ],且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.57、2.79、3.04,P=0.019、0.012、0.007)。
圖2 黃杞葉提取物對7.2 Gy(致死劑量)137Cs γ 射線照射后小鼠存活率的影響 a 表示與照射組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(Kaplan-Meier 生存分析,P=0.013、0.009、0.006)Figure 2 Effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on survival rate of mice irradiated with 7.2 Gy (lethal dose) 137Cs γ-rays
由圖3 可見,在接受全身一次性 4 Gy137Cs γ射線照射后,受照小鼠的平均體重均呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。與對照組相比,在照射后第3、5、7 天,黃杞葉提取物高劑量組小鼠平均體重略高,但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.63、0.98、0.91,P=0.544、0.355、0.389);照射組小鼠平均體重均明顯降低,且照射后第1、3 天,兩組間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.04、2.40,均P<0.05)。與照射組相比,照射+黃杞葉提取物低、中、高劑量組小鼠照射后體重下降少且恢復(fù)快,平均體重均高于照射組,但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.65~1.37,P=0.641~0.963)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物幾乎沒有毒性且可緩解照射導(dǎo)致的小鼠體重降低。
圖3 黃杞葉提取物對4 Gy 137Cs γ 射線照射后小鼠體重的影響 a 表示與對照組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.04、2.40,P=0.016、0.044)。橫坐標(biāo)0 左側(cè)各數(shù)字為照射前的時間點,右側(cè)數(shù)字為照射后的時間點Figure 3 Effect of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on body weight of mice irradiated with 4 Gy 137Cs γ-rays
由圖4 可見,與對照組相比,黃杞葉提取物高劑量組小鼠脾臟和胸腺臟器指數(shù)的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.95、0.46,P=0.371、0.650);照射組小鼠脾臟和胸腺臟器指數(shù)均明顯降低,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=16.72、5.39,均P<0.001)。與照射組相比,照射+黃杞葉提取物各劑量組小鼠脾臟和胸腺臟器指數(shù)均有所升高,其中,照射+黃杞葉提取物低、中劑量組小鼠略有升高,但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.00~1.57,P=0.482~0.843),照射+黃杞葉提取物高劑量組小鼠升高最明顯[(2.13±0.43) mg/g對(1.67±0.20) mg/g、(1.87±0.39) mg/g 對(1.39±0.31) mg/g],且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.00、3.03,均P<0.05)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物對小鼠脾臟和胸腺無明顯毒性,且可緩解照射誘導(dǎo)的小鼠脾臟和胸腺臟器指數(shù)的降低。
圖4 黃杞葉提取物對4 Gy 137Cs γ 射線照射后小鼠脾臟(A)和胸腺(B)的影響 a 表示與對照組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=16.72、5.39,均P<0.001);b 表示與照射組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.00、3.03,P=0.047、0.036)Figure 4 Effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on spleen (A) and thymus (B) in mice irradiated with 4 Gy 137Cs γ-rays
由圖5 可見,與對照組相比,黃杞葉提取物高劑量組小鼠外周血各項指標(biāo)的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.10~1.45,P=0.161~0.923);照 射 組 小 鼠 的WBC、RBC、血小板數(shù)量均明顯減少,血紅蛋白含量和淋巴細胞百分比均明顯降低,中性粒細胞百分比明顯升高,且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.54~15.14,均P<0.001)。與照射組相比,照射+黃杞葉提取物各劑量組WBC、RBC 數(shù)量均明顯增加,血紅蛋白含量明顯升高,其中,照射+黃杞葉提取物中劑量組小鼠RBC 數(shù)量增加最為明顯[(10.12±1.71)×1012/L 對(8.26±0.87)×1012/L],且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.89,P=0.042);照射+黃杞葉提取物高劑量組小鼠WBC、RBC 數(shù)量增加和血紅蛋白含量升高最為明顯[(1.76±0.45)×109/L 對(1.17±0.23)×109/L、(9.59±0.85)×1012/L 對(8.26±0.87)×1012/L、(144.40±14.61)g/L 對(126.20±13.16)g/L],且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.62、3.23、2.93,P=0.015、0.011、0.043);照射+黃杞葉提取物各劑量組小鼠血小板數(shù)量、中性粒細胞和淋巴細胞的百分比有一些改善,但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.58~1.29,P=0.673~0.981)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物對小鼠外周血無明顯毒性,且可恢復(fù)部分照射誘導(dǎo)的小鼠外周血細胞的損傷。
圖5 黃杞葉提取物對4 Gy 137Cs γ 射線照射后小鼠外周血各項指標(biāo)的影響 a 表示與對照組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.54~15.14,均P<0.001);b 表示與照射組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.89~3.62,P=0.015~0.043)Figure 5 Effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on various indexes of peripheral blood of mice irradiated with 4 Gy 137Cs γ-rays
由圖6 可見,與對照組相比,黃杞葉提取物高劑量組小鼠BMNC 數(shù)量和骨髓DNA 含量均無明顯變化(t=1.10、0.03,P=0.282、0.980);照射組小鼠BMNC 數(shù)量和骨髓DNA 含量均明顯降低,且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.19、3.95,均P<0.001)。與照射組相比,照射+黃杞葉提取物各劑量組小鼠BMNC 數(shù)量和骨髓DNA 含量均有所升高,其中,照射+黃杞葉提取物高劑量組升高最為明顯,且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.28、3.93,均P<0.05)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物對小鼠BMNC 和骨髓DNA 幾乎無毒性,且可緩解照射誘導(dǎo)的小鼠骨髓造血細胞的損傷。
圖6 黃杞葉提取物對4 Gy 137Cs γ 射線照射后小鼠BMNC 數(shù)量及骨髓DNA 含量的影響 a 表示與對照組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.19、3.95,均P<0.001);b 表示與照射組比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.28、3.93,P=0.022、0.005)。BMNC 為骨髓有核細胞Figure 6 Effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on the number of bone marrow nucleated cells and DNA content in bone marrow of mice irradiated with 4 Gy 137Cs γ-rays
由圖7 可見,與對照組相比,黃杞葉提取物高劑量組小鼠肝臟還原型GSH 含量無明顯變化(t=0.67,P=0.512);照射組小鼠肝臟還原型GSH 含量明顯降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.08,P<0.001)。與照射組相比,照射+黃杞葉提取物各劑量組小鼠肝臟還原型GSH 含量均有所升高,且照射+黃杞葉提取物高劑量組升高最為明顯,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.07,P<0.05)。以上實驗結(jié)果表明,黃杞葉提取物對小鼠肝臟無明顯毒性,且可能通過發(fā)揮其抗氧化作用來緩解輻射所致的小鼠肝臟損傷。
圖7 黃杞葉提取物對4 Gy 137Cs γ 射線照射后小鼠肝臟還原型GSH 含量的影響 a 表示與對照組比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.08,P<0.001);b 表示與照射組比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.07,P=0.031)。GSH 為谷胱甘肽Figure 7 Effects of Engelhardia roxburghiana Wall. leaf extract on reduced glutathione content in liver of mice irradiated with 4 Gy 137Cs γ-rays
電離輻射是指含有足以使物質(zhì)原子或分子中的電子成為自由態(tài),從而使這些原子或分子發(fā)生電離現(xiàn)象的能量的輻射(如X 射線或γ 射線照射、中子或α 粒子的高速運動)[1,22]。當(dāng)生物機體受到電離輻射后,機體分子、細胞、組織、器官的形態(tài)和功能會發(fā)生明顯改變,最終導(dǎo)致機體的輻射損傷。目前,氨磷汀是美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)上市的唯一一個用于輻射防護的臨床藥物,但由于其半衰期很短、不良反應(yīng)多、給藥途徑單一,導(dǎo)致臨床上的應(yīng)用受到了很大限制[23]。因此,開發(fā)新的輻射防護藥物,以消除或最大限度地減少電離輻射造成的輻射損傷非常必要。
中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的瑰寶,具有藥源廣、價格合理、不良反應(yīng)小等優(yōu)點。近年來,從中藥中尋求高效、低毒的輻射防護藥物成為了輻射防護領(lǐng)域研究的熱點。有研究結(jié)果顯示,從傳統(tǒng)中藥中提取的很多黃酮類化合物均有明顯的輻射防護作用,且作用機制均被證實與其抗氧化能力有關(guān)[24-25]。眾所周知,生物機體的造血系統(tǒng)對電離輻射尤為敏感,當(dāng)生物機體受到電離輻射后,其造血系統(tǒng)的損傷主要與輻射誘導(dǎo)的活性氧水平升高有關(guān)[26-27]。本研究所用的黃杞葉提取物的主要成分是二氫黃酮類化合物,通過體外自由基清除實驗證實了其具有極強的抗氧化能力。因此,我們推斷黃杞葉提取物對電離輻射所導(dǎo)致的機體造血系統(tǒng)的損傷具有一定的防護和損傷恢復(fù)作用。
我們對實驗小鼠進行了全身一次性7.2 Gy 或4 Gy137Cs γ 射線照射,并對實驗小鼠的存活率、體重、造血系統(tǒng)主要臟器(脾臟和胸腺)的臟器指數(shù)、肝臟還原型GSH 含量、外周血血常規(guī)、BMNC數(shù)量等指標(biāo)進行了檢測和分析,初步評估了黃杞葉提取物對電離輻射所導(dǎo)致的機體造血系統(tǒng)損傷的防護和損傷恢復(fù)作用。本研究結(jié)果顯示,黃杞葉提取物可以顯著提高致死劑量照射下小鼠的30 d 存活率,并延長小鼠的存活天數(shù),這直觀地反映出黃杞葉提取物的輻射防護作用。此外,黃杞葉提取物還可以緩解全身一次性4 Gy137Cs γ 射線照射導(dǎo)致的小鼠體重下降,且照射+黃杞葉提取物各劑量組小鼠的體重從照射開始至取材當(dāng)天均高于照射組,這反映出黃杞葉提取物對照射小鼠輻射損傷防護作用的穩(wěn)定性和可靠性。研究結(jié)果顯示,電離輻射可對機體的造血系統(tǒng)造成嚴重的損傷,具體表現(xiàn)為外周血細胞及淋巴細胞減少,中性粒細胞增多[28]。我們計算了小鼠造血系統(tǒng)主要臟器的臟器指數(shù),發(fā)現(xiàn)黃杞葉提取物可以提高受照小鼠血液循環(huán)系統(tǒng)器官中脾臟和胸腺的臟器指數(shù),這表明黃杞葉提取物可以促進受照小鼠造血系統(tǒng)損傷的修復(fù)。而后我們對小鼠的外周血血常規(guī)各項指標(biāo)進行了分析,結(jié)果顯示黃杞葉提取物明顯改善了受照小鼠的WBC、RBC數(shù)量和血紅蛋白含量,然而,黃杞葉提取物對受照小鼠的血小板數(shù)量及淋巴細胞和中性粒細胞百分比并沒有很好的改善作用,這也提示黃杞葉提取物緩解和修復(fù)輻射損傷的作用具有一定的局限性,我們推測這可能是由于中藥療程長、見效較慢,對黃杞葉提取物具體的用法、用量不精準(zhǔn)以及給藥時間較短所致,我們后續(xù)會進一步研究并進行優(yōu)化完善。
研究結(jié)果顯示,DNA 是電離輻射的主要靶點,電離輻射會導(dǎo)致機體 DNA 的嚴重損傷[29]。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)黃杞葉提取物可以很好地改善受照小鼠的BMNC 數(shù)量和 DNA 含量的減少,這表明黃杞葉提取物可以緩解輻射誘導(dǎo)的 DNA 損傷,也證明了其對受照小鼠的BMNC 數(shù)量的改善可能歸功于其對輻射誘導(dǎo)的 DNA 損傷的防護作用,但具體原因和機制仍有待進一步研究。另外,還有研究結(jié)果顯示,電離輻射可以通過產(chǎn)生活性氧間接誘導(dǎo) DNA 損傷,最終導(dǎo)致細胞凋亡[30]。GSH 作為重要的還原劑,參與機體多種氧化還原反應(yīng),能夠改善輻射誘導(dǎo)的活性氧增加[31]。因此,我們檢測了實驗小鼠肝臟中還原型GSH 含量,發(fā)現(xiàn)黃杞葉提取物可以緩解受照小鼠肝臟中還原型GSH 含量的降低,這表明黃杞葉提取物可能通過其抗氧化能力發(fā)揮輻射防護的作用,但具體機制還有待研究。
綜上,本研究結(jié)果表明,黃杞葉提取物對小鼠造血系統(tǒng)的輻射損傷具有一定的防護作用,且抗氧化活性可能是其發(fā)揮輻射防護作用的機制之一,這為傳統(tǒng)中藥黃杞葉在輻射防護領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。然而,其發(fā)揮輻射防護作用的具體分子機制仍有待探究。
利益沖突 所有作者聲明無利益沖突
作者貢獻聲明 吳少華負責(zé)現(xiàn)場實驗、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表制作、論文的撰寫與修改;常華杰、勾文峰負責(zé)現(xiàn)場實驗;郭江紅、寧洪鑫負責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析;李祎亮、侯文彬負責(zé)論文的審閱與修改