本文選題：G-CSF + 造血干細胞��； 參考：《北京協(xié)和醫(yī)學院》2016年博士論文

【摘要】：隨著核電站的建立,人類太空活動的增加,臨床上放射診療設(shè)備的廣泛應用,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,可以給予造血細胞因子緩解癥狀,其中粒細胞集落刺激因子(Granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF)是應用最廣泛的藥物。長期骨髓抑制是輻射遠期損傷的主要表現(xiàn),也是臨床進行腫瘤放療、化療時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,所以機制研究對長期骨髓抑制的預防和治療具有重要的意義,是造血干細胞研究關(guān)注的熱點之一。G-CSF可以促進HSC及粒系前體細胞的增殖和分化,緩解受照后急性骨髓抑制。但是有臨床觀察顯示接受放療、化療的患者應用G-CSF后骨髓的恢復能力下降,提示G-CSF可能促進造血干細胞(HSC)的增殖分化但損傷了其自我更新能力。G-CSF對造血干細胞輻射損傷的影響及其機制的研究對G-CSF臨床救治骨髓抑制的合理使用具有重要的意義。輻射誘導的組織細胞內(nèi)自由基水平升高是造血系統(tǒng)損傷的重要分子機制。氧化應激中的活性氧或活性氮可以誘導DNA和脂質(zhì)損傷,蛋白質(zhì)氧化等,其中應激反應中產(chǎn)生的NO及過氧亞硝基陰離子(ONOO-)等可以造成多種細胞的病理性損傷。應激產(chǎn)生的NO主要由誘導型NO合酶(Inducible NO Synthase,iNOS)介導。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在輻射導致的組織、細胞損傷中的作用,對輻射損傷的分子機制的研究具有重要的意義。為探討G-CSF對造血干細胞輻射損傷的影響及其機制,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胞的影響；采用對小鼠受照后30天生存率保護作用最佳給藥方案。一個月后檢測外周血和骨髓細胞數(shù)目,骨髓細胞分型,造血祖細胞集落形成能力(CFU-GM), LSK細胞中活性氧(ROS), p38MAPK和p16表達水平的變化。同時移植骨髓細胞進行連續(xù)競爭性移植實驗。實驗結(jié)果顯示,G-CSF可以有效緩解輻射引起的外周血白細胞降低和造血祖細胞增殖抑制,G-CSF對受照小鼠的骨髓細胞計數(shù)和骨髓細胞分型影響不大,但是卻加重了造血干細胞多系再植能力和自我更新能力的損傷；機制研究發(fā)現(xiàn)CSF損傷作用主要是進一步提高了輻射誘導的氧化應激通路ROS-p38的表達,造血干細胞的衰老。提示在應用G-CSF救治急性輻射損傷應采取相應的策略防治骨髓功能的遠期損傷。為闡明iNOS在輻射導致的組織、細胞損傷中的作用,課題的第二部分利用inos-/-小鼠觀察iNOS對輻射誘導的造血系統(tǒng)輻射敏感性和損傷恢復的影響。C57小鼠作為野生對照(WT)。實驗結(jié)果顯示,電離輻射可以誘導inos-/-小鼠骨髓細胞凋亡和造血細胞功能減退。inos-/-小鼠接受6Gy全身照射(TBI)14天后可以引起外周血細胞和骨髓細胞計數(shù)降低,HPC, HSC, LSK細胞比例和數(shù)目降低,造血祖細胞和造血干細胞功能損傷,破壞造血干細胞穩(wěn)態(tài)。但是,WT小鼠和inos-/-小鼠相比沒有顯著性差別。表明inos基因缺陷對造血細胞體外照射和小鼠TBI引起的輻射損傷和和輻射損傷恢復沒有明顯影響。提示可能IR引起氧化應激主要是增加了ROS從而造成DNA損傷和細胞凋亡和衰老等,與炎癥通路激活誘導iNOS表達產(chǎn)生大量NO從而造成細胞毒性作用有所區(qū)別,也可能是輻射誘導的造血系統(tǒng)多通路損傷作用掩蓋了NO的缺失引起的細胞毒性作用。綜上所述,根據(jù)臨床G-CSF應用發(fā)現(xiàn)的問題,探討了G-CSF對造血干細胞功能的影響和其機制,提出G-CSF可以進一步加重輻射誘導的造血干細胞衰老,加重HSC的功能損傷,提示在臨床應用G-CSF救治急性輻射損傷的同時,應考慮采取相應的策略防治骨髓功能的遠期損傷。為進一步研究造血系統(tǒng)輻射損傷的機制,利用缺陷小鼠,探討誘導性一氧化氮合酶的作用,為造血系統(tǒng)輻射損傷防護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.

【學位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R818

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本文編號：1872581