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肿瘤放射治疗或是核事故泄漏的放射性物质,会导致机体发生严重疾病,称为急性辐射综合症或急性放射病(acute radiation syndrome,ARS)。其中,肠上皮细胞对辐射高度敏感,受到一定剂量照射后,就会发生急性胃肠道综合症,临床上主要表现为恶心、呕吐、腹痛、间断性的水样腹泻等,甚至可以导致死亡。目前,尚无有效的治疗措施。肠干细胞(intestinal stem cells,ISCs)的损伤被认为是放射性肠损伤的主要发病机制。隐窝基底部,带有Lgr5(leu-ric h-repeat-containingG-protein-coupled receptor5)标记的柱状细胞就是肠组织特异性干细胞。Lgr5+ISCs属于辐射敏感细胞,其一直处于活化状态,更新迅速,通过不断增殖分化维持肠上皮的动态平衡。预防辐射导致的Lgr5+ISCs损伤,作为放射性肠损伤一种潜在的治疗措施,引起了科学界的广泛关注。研究发现,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)可以迁移到受损位点,促进损伤修复。因此,以间充质干细胞为基础的细胞治疗,获得越来越多的关注。人脐带间充质干细胞(human umbilical cordmesenchymal stem cells,hMSCs)是MSCs中的一种,属于多能干细胞。与其他来源的MSCs相比,hMSCs增殖能力强、自我更新快、免疫原性低,移植后几乎不会发生畸胎瘤,这些优势促使hMSCs拥有更广泛的应用前景。 在这里,由于肠道辐射损伤具有剂量依赖效应,所以我们首先建立放射性肠损伤模型。结合文献,我们给予C57BL/6J小鼠11、13和15Gy腹部照射(abdominalirradiation,AIR),其后30天观察小鼠存活率,并确定最佳照射剂量。最终,我们成功建立了小鼠放射性肠损伤模型,并选择13Gy作为最佳照射剂量。同时,最近研究发现来自小肠的隐窝或Lgr5+ISCs,在三维培养体系中可以长成一种类似小肠的结构,被称为“类器官”,能够展现出正常肠上皮的许多重要功能。这种体外模型的建立成为了一种强大的工具,用来研究ISCs生物特性和肠上皮的生理功能。我们在国内首次将小鼠小肠隐窝分离出来,并成功地将其培养为类器官,以此进一步研究Lgr5+ISCs在放射性肠损伤中的作用。 随着基础工作的完成,我们证实了hMSCs通过保护Lgr5+ISCs促进放射性肠损伤修复。C57BL/6J小鼠13Gy AIR后的2小时内,鼠尾静脉注射hMSCs或PBS,观察小鼠30存活率及体重改变情况。照射后6小时,使用免疫荧光的方法检测了小肠组织细胞凋亡情况。随后,在照射后的3.5天和5天,我们利用免疫组织化学的方法检测小鼠小肠组织的病理改变及Lgr5+ISCs的存活情况。此外,我们利用体外隐窝体外培养技术,进一步验证hMSCs对ISCs的保护作用。由于Lgr5+ISCs维持肠上皮动态平衡,所以我们在照射后的3.5天和5天,使用免疫组织化学技术还检测了Ki67+短暂扩增细胞、vill+肠上皮细胞、溶菌酶、CD31+血管内皮细胞及α平滑肌。相较于PBS处理组,给予hMSCs注射的小鼠,存活率提高,体重减轻症状改善,6小时细胞凋亡率降低。照射后的3.5或5天,PBS组小肠组织结构破坏最明显,而hMSCs组存活的Lgr5+ISCs、潘氏细胞、Ki67+短暂扩增细胞及vill+肠上皮细胞增多。但是,CD31+血管内皮细胞及α平滑肌细胞的分布两组间无明显差别。综上,通过体内实验,我们推断hMSCs主要通过保护Lgr5+ISCs,提高小鼠存活率,减少小肠组织的辐射损伤。