本文選題：G-CSF + 造血干細(xì)胞�。� 參考：《北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院》2016年博士論文

【摘要】：隨著核電站的建立,人類太空活動(dòng)的增加,臨床上放射診療設(shè)備的廣泛應(yīng)用,以及核武器恐怖威脅等因素的存在,人類的輻射暴露性可能性日益增加。造血系統(tǒng)對電離輻射(IR)高度敏感,輻射引起的急性骨髓抑制是造成急性放射病中感染、出血、貧血等臨床表現(xiàn)的重要病理基礎(chǔ)。臨床上,可以給予造血細(xì)胞因子緩解癥狀,其中粒細(xì)胞集落刺激因子(Granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF)是應(yīng)用最廣泛的藥物。長期骨髓抑制是輻射遠(yuǎn)期損傷的主要表現(xiàn),也是臨床進(jìn)行腫瘤放療、化療時(shí)最常見的毒副作用之一,直接影響到治療效果及患者的生存質(zhì)量。長期骨髓抑制具有遲發(fā)性,在臨床上容易被忽視,目前尚無有效治療手段,所以機(jī)制研究對長期骨髓抑制的預(yù)防和治療具有重要的意義,是造血干細(xì)胞研究關(guān)注的熱點(diǎn)之一。G-CSF可以促進(jìn)HSC及粒系前體細(xì)胞的增殖和分化,緩解受照后急性骨髓抑制。但是有臨床觀察顯示接受放療、化療的患者應(yīng)用G-CSF后骨髓的恢復(fù)能力下降,提示G-CSF可能促進(jìn)造血干細(xì)胞(HSC)的增殖分化但損傷了其自我更新能力。G-CSF對造血干細(xì)胞輻射損傷的影響及其機(jī)制的研究對G-CSF臨床救治骨髓抑制的合理使用具有重要的意義。輻射誘導(dǎo)的組織細(xì)胞內(nèi)自由基水平升高是造血系統(tǒng)損傷的重要分子機(jī)制。氧化應(yīng)激中的活性氧或活性氮可以誘導(dǎo)DNA和脂質(zhì)損傷,蛋白質(zhì)氧化等,其中應(yīng)激反應(yīng)中產(chǎn)生的NO及過氧亞硝基陰離子(ONOO-)等可以造成多種細(xì)胞的病理性損傷。應(yīng)激產(chǎn)生的NO主要由誘導(dǎo)型NO合酶(Inducible NO Synthase,iNOS)介導(dǎo)。前期研究結(jié)果顯示,iNOS的特異性抑制劑可以減輕輻射引起的血管內(nèi)皮損傷。闡明iNOS在輻射導(dǎo)致的組織、細(xì)胞損傷中的作用,對輻射損傷的分子機(jī)制的研究具有重要的意義。為探討G-CSF對造血干細(xì)胞輻射損傷的影響及其機(jī)制,課題第一部分利用4Gy,6Gy亞致死劑量造血系統(tǒng)輻射損傷模型,給予G-CSF治療檢測其對造血干細(xì)胞的影響；采用對小鼠受照后30天生存率保護(hù)作用最佳給藥方案。一個(gè)月后檢測外周血和骨髓細(xì)胞數(shù)目,骨髓細(xì)胞分型,造血祖細(xì)胞集落形成能力(CFU-GM), LSK細(xì)胞中活性氧(ROS), p38MAPK和p16表達(dá)水平的變化。同時(shí)移植骨髓細(xì)胞進(jìn)行連續(xù)競爭性移植實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,G-CSF可以有效緩解輻射引起的外周血白細(xì)胞降低和造血祖細(xì)胞增殖抑制,G-CSF對受照小鼠的骨髓細(xì)胞計(jì)數(shù)和骨髓細(xì)胞分型影響不大,但是卻加重了造血干細(xì)胞多系再植能力和自我更新能力的損傷；機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)CSF損傷作用主要是進(jìn)一步提高了輻射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激通路ROS-p38的表達(dá),造血干細(xì)胞的衰老。提示在應(yīng)用G-CSF救治急性輻射損傷應(yīng)采取相應(yīng)的策略防治骨髓功能的遠(yuǎn)期損傷。為闡明iNOS在輻射導(dǎo)致的組織、細(xì)胞損傷中的作用,課題的第二部分利用inos-/-小鼠觀察iNOS對輻射誘導(dǎo)的造血系統(tǒng)輻射敏感性和損傷恢復(fù)的影響。C57小鼠作為野生對照(WT)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,電離輻射可以誘導(dǎo)inos-/-小鼠骨髓細(xì)胞凋亡和造血細(xì)胞功能減退。inos-/-小鼠接受6Gy全身照射(TBI)14天后可以引起外周血細(xì)胞和骨髓細(xì)胞計(jì)數(shù)降低,HPC, HSC, LSK細(xì)胞比例和數(shù)目降低,造血祖細(xì)胞和造血干細(xì)胞功能損傷,破壞造血干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。但是,WT小鼠和inos-/-小鼠相比沒有顯著性差別。表明inos基因缺陷對造血細(xì)胞體外照射和小鼠TBI引起的輻射損傷和和輻射損傷恢復(fù)沒有明顯影響。提示可能IR引起氧化應(yīng)激主要是增加了ROS從而造成DNA損傷和細(xì)胞凋亡和衰老等,與炎癥通路激活誘導(dǎo)iNOS表達(dá)產(chǎn)生大量NO從而造成細(xì)胞毒性作用有所區(qū)別,也可能是輻射誘導(dǎo)的造血系統(tǒng)多通路損傷作用掩蓋了NO的缺失引起的細(xì)胞毒性作用。綜上所述,根據(jù)臨床G-CSF應(yīng)用發(fā)現(xiàn)的問題,探討了G-CSF對造血干細(xì)胞功能的影響和其機(jī)制,提出G-CSF可以進(jìn)一步加重輻射誘導(dǎo)的造血干細(xì)胞衰老,加重HSC的功能損傷,提示在臨床應(yīng)用G-CSF救治急性輻射損傷的同時(shí),應(yīng)考慮采取相應(yīng)的策略防治骨髓功能的遠(yuǎn)期損傷。為進(jìn)一步研究造血系統(tǒng)輻射損傷的機(jī)制,利用缺陷小鼠,探討誘導(dǎo)性一氧化氮合酶的作用,為造血系統(tǒng)輻射損傷防護(hù)提供研究思路和理論依據(jù)。
[Abstract]:With the establishment of nuclear power plants, the increase of human space activities, the widespread use of clinical radiation treatment equipment, and the threat of nuclear weapons terrorism, the exposure possibility of human radiation is increasing. The hematopoietic system is highly sensitive to ionizing radiation (IR), and the acute myelosuppression induced by radiation is the cause of acute radiation sickness. Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) is the most widely used drug. Long term bone marrow suppression is the main manifestation of long-term radiation injury, and it is also the clinical radiotherapy of tumor. One of the most common toxic and side effects at the time of treatment directly affects the effect of treatment and the quality of life of the patients. Long term bone marrow suppression is delayed, easily neglected in clinical practice, and there is no effective treatment at present. Therefore, the mechanism research is of great significance for the prevention and treatment of long-term bone marrow suppression and is a hot issue in the research of hematopoietic stem cells. Point one.G-CSF can promote the proliferation and differentiation of HSC and granulocyte precursor cells and alleviate acute myelosuppression after exposure. However, clinical observation shows that patients receiving radiotherapy and chemotherapy have decreased the recovery ability of bone marrow after G-CSF, suggesting that G-CSF may promote the proliferation and differentiation of hematopoietic stem cells (HSC) but damage their self-renewal ability.G-CSF The study on the effect of radiation injury on hematopoietic stem cells and its mechanism is of great significance to the rational use of G-CSF in the treatment of bone marrow suppression. The increase of free radical levels in the tissue cells induced by radiation is an important molecular mechanism for the damage of hematopoietic system. Reactive oxygen species or active nitrogen in oxidative stress can induce DNA and lipid damage. The NO and the peroxy nitroso anion (ONOO-) produced in the stress response can cause pathological damage to a variety of cells. The NO produced by stress is mainly mediated by the inducible NO synthase (Inducible NO Synthase, iNOS). The results of the earlier study showed that the specific inhibitors of iNOS could reduce the vascular endothelial damage caused by radiation. To elucidate the role of iNOS in radiation induced tissue and cell damage, it is of great significance to the molecular mechanism of radiation damage. To explore the effect of G-CSF on radiation injury of hematopoietic stem cells and its mechanism, the first part of the subject uses 4Gy, 6Gy sublethal dose of hematopoietic system radiation damage model and G-CSF treatment to detect its hematopoiesis The effect of stem cells; the best regimen of 30 natural survival after exposure to mice. One month later, the number of peripheral blood and bone marrow cells, bone marrow cell typing, hematopoietic progenitor cell colony forming ability (CFU-GM), the changes of reactive oxygen species (ROS), p38MAPK and p16 expression levels in LSK cells. The experimental results showed that G-CSF could effectively alleviate the reduction of leukocyte and the inhibition of hematopoietic progenitor cell proliferation induced by radiation. G-CSF had little effect on the count of bone marrow cells and the type of bone marrow cells in the irradiated mice, but it aggravated the damage of the ability of multiple replanting and self renewal of the hematopoietic stem cells. It is found that the effect of CSF damage is mainly to further enhance the expression of ROS-p38 in the radiation induced oxidative stress pathway and the senescence of hematopoietic stem cells. It suggests that the corresponding strategy should be taken to prevent and cure the long term damage of bone marrow function in the application of G-CSF to treat acute radiation injury. It is the role of iNOS in the tissue and cell damage caused by radiating radiation. The second part of the study used inos-/- mice to observe the effects of iNOS on radiosensitivity and damage recovery of radiation induced hematopoietic system..C57 mice were used as wild control (WT). The experimental results showed that ionizing radiation could induce apoptosis of bone marrow cells in inos-/- mice and hematopoietic cell dysfunction in.Inos-/- mice to receive 6Gy whole body irradiation (TBI) for 14 days. After that, the number of peripheral blood cells and bone marrow cells decreased, the proportion and number of HPC, HSC, LSK cells decreased, the function of hematopoietic progenitor cells and hematopoietic stem cells were damaged and the hematopoietic stem cell homeostasis was destroyed. However, there was no significant difference between the WT mice and the inos-/- mice. It showed that the iNOS gene defects were induced in vitro of hematopoietic cells and induced by TBI in mice. It is suggested that the oxidative stress caused by IR may cause DNA damage and cell apoptosis and senescence mainly caused by ROS induced oxidative stress, which can lead to a large number of NO resulting from the activation of the inflammatory pathway to induce the expression of iNOS, and may also be a multipass hematopoietic system induced by radiation. The effect of road damage conceals the cytotoxic effect of NO loss. To sum up, according to the problems found in the clinical G-CSF application, the effect of G-CSF on the function of hematopoietic stem cells and its mechanism are discussed. It is suggested that G-CSF can further aggravate the senescence of hematopoietic stem cells induced by radiation and the function damage of heavy HSC, suggesting that G-CSF can be used in clinical application. In order to cure the acute radiation injury, we should consider the corresponding strategy to prevent the long-term damage of the bone marrow function. In order to further study the mechanism of the radiation damage of the hematopoietic system, the effect of inducible nitric oxide synthase (inducible nitric oxide synthase) is discussed by using the defective mice, and the research ideas and theoretical basis for the protection of the radiation injury of the hematopoietic system are provided.

【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R818

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本文編號(hào)：1872581