背景衰老(Aging)是一种随着时间推移发生在生物体内的各种变化累积的过程,这些变化最后导致生物有机体结构和机能衰退、适应性降低、死亡率增高。辐射是一种已知的环境毒性因子,在我们生活的环境中无处不在,随着人类活动导致环境辐射污染加剧,生物体暴露在辐射环境的危险性增加。离子辐射与正常衰老所引起的细胞和分子的变化具有很多共同点。两种过程都伴随着持续的氧化应激反应的加剧,各种生物大分子氧化水平增高,细胞的正常功能受损,最终导致生物有机体产生各种病理变化包括免疫力下降、肿瘤生成、生育力下降、以及器官衰竭等。日本medaka鱼(Orizias latipes)是一种小型实验室用鱼。它们与其它脊椎动物在形态结构上有很多共同点、有相对比较完善遗传学资料,在自然条件下对环境的耐受力强,自发疾病发生率低,在实验室容易养殖,而且在需要大量的个体进行整个生命期的观察研究时所需的费用相对低廉。所以常用于离子辐射及其它基因毒性因子等毒理学研究的,并且具有良好的潜力可用于实验性衰老的研究。在本实验中,我们观察研究了在正常实验室环境下medaka鱼在正常衰老过程中一些生物指标的改变。筛选并鉴定了一些在medaka鱼正常衰老过程中发生变化的生物指标,并采用定量的方法进行检测分析,为随后的环境与衰老关系的研究提供可供检测的依据。γ射线是一种实验室常用的环境压力因子,现在也被用于临床肿瘤疾病的治疗中,在本实验中被用来作为一种作为一种刺激因子在胚胎发育早期给予单次急性辐射,然后观察medaka鱼种群寿命的改变情况以及各种重要器官衰老过程的变化。研究胚胎早期辐射暴露对medaka鱼正常衰老过程的影响及其可能的作用机制,为medaka鱼用于辐射研究模型以及辐射对环境生态的影响提供依据。第一部分日本Medaka鱼(Oryzias latipes)正常衰老的定量生物指标目的：测量日本medaka鱼在正常衰老过程中各种生物、生化指标,并筛选出合适的定量指标,为以后研究辐射等各种环境压力因子对日本medaka鱼正常衰老过程的影响提供可供检测的指标。方法：CAB野生型日本medaka鱼在正常实验室环境下,从胚胎时期开始喂养直至自然死亡。Kaplan-Meier方法进行生存分析。选择雄性鱼按年龄分为三组：6月龄(青年)、16月龄(中年)及24月龄(超过中位生存期)组。所有鱼用5-Bromo-2’-deoxyuridine (BrdU)进行标记后取材。用BrdU抗体进行免疫荧光染色检测皮肤及骨骼肌内细胞增殖情况。采用X-gal染色液检测皮肤及骨骼肌内衰老相关的β半乳糖苷酶(SAβ-gal)的活性。对肝脏、心脏及眼切片进行H.E染色,观察这些组织发生的形态学变化。在以上实验基础上进一步检测肝脏组织超微结构的变化、定量分析肝脏内细胞凋亡及脂褐素堆积情况,并采用WesternBlot检测肝脏内蛋白质氧化水平。结果：Medaka鱼在正常实验室环境下的中位生存期约为22个月。随着年龄增长,rnedaka鱼的肝脏、皮肤、心脏及视网膜内均显示出老化迹象,但类似的衰老相关变化在骨骼肌、晶状体及大脑并未不明显。所观察的鱼中24月龄组的肝脏显示出广泛的形态学改变,包括肝组织海绵样变性(spongiosis hepatis)、脂肪肝(steatosis)、气球样变性(ballooning degeneration)、炎症、核固缩,噬菌溶酶体(phagolysosomes)、空泡形成(vacuoles)、肝实质残留物以及肝窦内血管充血现象。衰老的肝脏表现为脂褐素堆积,TUNEL阳性凋亡细胞数量增多以及蛋白质氧化水平增高。在16个月龄组的肝脏组织内有时也可以看到上述这些退行性变化,但是病变程度相对较轻微。BrdU免疫荧光检测及X-gal染色结果显示在皮肤的基底层随着年龄的增长,细胞的分裂增殖能力降低而SAβ-gal活性相应增加。24月龄组的心脏组织表现为心脏内纤维化及脂褐素沉积。此外16月龄及24月龄组的视网膜色素上皮层均出现不同程度的细胞丢失现象。结论：实验室条件下,日本medaka鱼在正常衰老过程中各种器官组织均发生不同程度的衰老相关改变,其中肝脏内形态学改变、脂褐素积聚、蛋白质氧化水平,皮肤细胞增殖速度、SAβ-gal活性及视网膜色素上皮细胞等的变化较敏感、恒定且可量化,是反映日本medaka鱼衰老进程的可靠生物指标。第二部分胚胎早期离子辐射对日本Medaka鱼生存寿命及重要器官、组织衰老进程的影响目的：观察胚胎发育早期急性电离辐射对日本medaka鱼生存寿命及重要器官、组织衰老进程的影响。方法：对胚胎发育早期(受精后12 h)的CAB野生型日本medaka鱼实施单次不同剂量(0,0.5,1.5,5及15 Gy)的γ射线辐射(辐射率1.87 Gy/min)。辐射后的胚胎及孵化后的鱼在正常实验室环境下饲养到36天或自然死亡后,用Kaplan-Meier方法进行生存分析。另一部分胚胎在辐射后16个月,从每个组随机挑选雄性medaka鱼,按第一部分实验描述的方法分析重要器官、组织的衰老相关变化。结果：1.不同剂量辐射对日本：medaka鱼生存率及寿命的影响辐射后36天Kaplan-Meier生存分析显示：低剂量辐射(0.5-5 Gy)组存活率与对照组相比差异无显著性,而15 Gy组显著降低。全生命期Kaplan-Meier生存分析显示接受辐射的medaka鱼生存曲线发生改变,低剂量组(0.5-5 Gy)平均寿命及中位生存期与对照组无显著性差异；而15 Gy剂量组与对照组相比显著减低。2.不同剂量辐射对日本：medaka鱼重要器官或组织衰老进程的影响辐射后16个月检测显示,所有剂量辐射组(0.5-15 Gy)的鱼肝脏均显示出不同程度的衰老相关的改变,包括海绵样变性、脂肪肝、气球样变性、炎症、核固缩、囊状变性及纤维化；X-gal染色结果显示辐射导致皮肤基底层细胞及骨骼肌卫星细胞中SAβ-gal阳性细胞数增加。但这些改变的程度不呈剂量依赖性。结论：胚胎早期单次急性高剂量(15 Gy)电离辐射加速日本medaka鱼的重要器官或组织衰老进程,导致其寿命缩短。低剂量电离辐射(0.5 Gy-5 Gy)虽然对鱼的寿命无明显影响但部分器官或组织提前出现一定程度的衰老相关变化。