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目的:全颅放疗目前被广泛应用于治疗脑原发或继发肿瘤,但能够引起进行性认知功能障碍,其可能源于神经突起生长发育受到电离辐射的抑制。电离辐射对神经突起生长发育(Neurite Outgrowth)的抑制作用在放射性认知功能障碍中起到了巨大的作用,但是,之前大多数研究局限于电离辐射对神经发生(Neurogenesis)的作用,很少有研究电离辐射对神经突起生长发育的作用。转录因子NFATc4/3被证实参与了一系列对神经突起生长发育至关重要的靶基因的转录过程。因此,本研究利用原代培养的海马神经元去评价电离辐射对神经突起生长发育的抑制作用,并研究NFATc4/3在该过程中所起的作用,以探索可能的分子干预手段。 材料与方法:使用6MV X线照射原代培养的海马神经元(离体第一天),剂量分别为0Gy,2Gy,8Gy。每一剂量组中的神经元在照射前分别使用以下药物预处理:0.9%生理盐水,BDNF(NFATc4/3通路激动剂,100ng/ml),CsA(NFATc4/3通路抑制剂,1ug/ml)。照射后第一天与第三天,测量各组神经元的突起长度(Neurite Length),树突总长度(TDBL),树突分支数(TDBTN)。使用Western Blot和定量PCR技术评价NFATc4/3去磷酸化过程以及靶基因BDNF的转录水平的改变。 结果:实验结果显示,照射后第一天,2Gy和8Gy组神经元活性分别降低至未照射组的84%(p<0.0001)和86%(p<0.0001),照射后第三天分别降低至91%(p=0.0019)和89%(p=0.002)。照射后第一天,2Gy和8Gy照射将突起长度均降低至对照组的28%(2Gy: p<0.0001;8Gy: p=0.001);照射后第三天,分别降低至对照组的23%(p<0.0001)和34%(p<0.0001)。照射后第一天,2Gy和8Gy照射将TDBL分别降低至对照组的15%(p=0.058)和25%(p<0.0001),照射后第三天,分别降低至对照组的16%(p=0.066)和29%(p=0.001)。照射后第一天,TDBTN在各组间未见统计学差异(p=0.256),照射后第三天,2Gy和8Gy组的TDBTN分别降低至未照射组的20%(p=0.033)和28%(p=0.002)。2Gy和8Gy照射在第一天和第三天能够阻滞NFATc4/3去磷酸化过程,并在第一天降低靶基因BDNF的转录水平。外源性BDNF,作为NFATc4/3信号通路的激活剂,能够促进NFATc4/3去磷酸化过程,增加靶基因BDNF的转录水平,最终缓解电离辐射对神经突起生长发育的抑制作用,相反,外源性CsA,作为NFATc4/3信号通路的抑制剂,能够抑制NFATc4/3去磷酸化过程,降低靶基因BDNF的转录水平,最终加重电离辐射对神经突起生长发育的抑制作用。 结论:电离辐射能够通过NFATc4/3信号通路抑制原代培养海马神经元的神经突起生长发育过程。外源性BDNF能够通过激活NFATc4/3信号通路,以正反馈的方式上调靶基因BDNF转录水平,从而缓解电离辐射对神经突起生长发育的抑制作用,因此,调节NFATc4/3信号通路可能成为早期干预电离辐射所致认知功能障碍的分子措施之一。