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研究背景及目的:多柔比星(DOX)属于蒽环类抗生素,因其抗肿瘤作用强、抗瘤谱广,已成为临床上多种恶性肿瘤的核心化疗药物。但由于其严重的心脏毒性限制了该药的临床应用。如何在抗肿瘤的同时预防或降低DOX的心脏毒性是目前国内外临床工作的研究热点。有研究报道,低剂量辐射(LDR)对正常组织及器官(肺、肾脏、骨关节、神经和肌肉等)产生的兴奋效应和适应性反应,可能对机体后续的放化疗损伤具有一定的保护作用。但对于心肌细胞的保护作用及相关机制的研究国内外少有报道。本项目组前期研究发现,LDR可通过诱导细胞的预适应对抗后续DOX引起的心肌细胞损伤。其机制可能是LDR预处理可对抗DOX诱导的氧化应激损伤,保护线粒体功能,抑制线粒体依赖的细胞凋亡信号传导,减少DOX的心肌细胞凋亡。本研究旨在前期工作的基础上,通过观察LDR对DOX所致心肌线粒体形态学的改变,分析研究线粒体相关基因转录、蛋白表达、复合体(Complex)活性及ATP含量,探讨LDR对DOX所致心肌损伤保护作用及分子机制,为LDR用于肿瘤治疗提供理论及实验依据。实验材料及方法选取8周龄雌性Balb/c小鼠40只,分为四组:Control组(0m Gy)、DOX组、LDR组(75m Gy)及LDR-72h-DOX组(LDR照射72h后予以DOX腹腔注射)。电镜观察各组小鼠心肌的线粒体形态;全基因组表达谱芯片技术分析心肌细胞全基因簇差异表达情况;q PCR array检测技术分析线粒体相关基因转录水平;Western Blot法研究线粒体复合体相关蛋白表达的变化;复合体和ATP检测试剂盒检测线粒体复合体活性及ATP含量。实验结果:电镜结果显示,DOX组小鼠心肌组织肌丝紊乱,线粒体肿胀,线粒体嵴减少甚至消失;予以LDR预处理后,小鼠心肌线粒体损伤程度有所减轻。全基因组表达谱芯片技术结果提示,DOX对心肌细胞基因差异表达,其中线粒体相关基因差异表达较为明显。q PCR array结果显示,DOX组多个(Atp P6v0d2、Co X8c等)线粒体相关基因的转录水平下调;LDR预处理可上调多个(Atp6v0d2、Atp4a、Atp6v1c2、Atp6v1e2、Atp6v1g3、Cox5b、Cox7a2、Cox8c等)线粒体相关基因的转录水平。Western Blot结果提示,DOX组线粒体复合体相关蛋白表达下调;LDR预处理后,线粒体复合体相关蛋白表达上调。复合体及ATP检测结果提示,DOX组线粒体复合体活性减弱,ATP含量减少;而LDR预处理后线粒体复合体的活性有所增强,ATP含量明显增加。结论:LDR可通过诱导细胞的预适应对抗后续DOX引起的心肌细胞线粒体损伤。其机制可能是LDR预处理可影响线粒体相关基因的转录及相关蛋白的表达,提高线粒体复合体活性,增加线粒体ATP含量,改善线粒体功能。LDR有望成为DOX抗肿瘤治疗过程中心肌保护的一个辅助治疗手段。