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目的:研究IR-780减轻放射性肺损伤的作用,并探讨糖酵解相关机制在放射性肺纤维化中的潜在作用。方法:1、小鼠放射性肺损伤模型的建立。C57/BL6小鼠用X射线(15 Gy)进行单次全胸照射,分别于6周和16周进行取材,通过HE染色和Masson三色染色评估肺组织损伤情况。2、明确IR-780在受电离辐射损伤肺组织中的蓄积水平。C57/BL6小鼠随机分为三组,对照组(Control)、IR-780组和电离辐射(Ionizing radiation,IR)+IR-780组(IR+IR-780)。小鼠全胸电离辐射后第16周,将IR-780通过腹腔注入小鼠体内,24小时后进行近红外成像,以明确IR-780在不同组织器官的蓄积能力。3、IR-780减轻小鼠放射性肺损伤的在体研究。C57/BL6小鼠随机分为三组,Control组、IR组和IR+IR-780组,IR-780于电离辐射前一天通过腹腔注射给药,电离辐射后连续给药三周,一周给药两次。电离辐射后6周,取出小鼠肺组织,观察肺大体外观,并通过HE染色检测肺组织炎症细胞浸润情况,利用实时荧光定量PCR法(q-PCR)检测肺组织促炎性因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的m RNA表达水平,以明确IR-780对急性放射性肺损伤的治疗效果。电离辐射后16周,CT检测肺组织实质变化情况,随后取出小鼠肺组织,观察肺大体外观,通过q-PCR和蛋白免疫印迹法(Western-blotting,WB)检测肺组织纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA和Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平,利用Masson三色染色和免疫组化染色评估肺纤维化水平,以明确IR-780对慢性放射性肺损伤的治疗效果。4、IR-780减轻放射性肺损伤的体外研究。小鼠肺泡巨噬细胞(Mouse alveolar macrophages,MH-S)和人胚肺成纤维细胞(Human fetal lung fibroblasts,HFL1)用IR-780预处理15分钟后,进行8 Gy X射线照射,以建立放射性肺损伤的体外模型。24小时后通过q-PCR检测巨噬细胞中促炎性因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)和促纤维化因子(YM-1、TGF-β1、IL-10、Arg-1)m RNA表达水平,以明确IR-780是否降低受照巨噬细胞促炎和促纤维化能力。48小时后通过q-PCR和WB检测成纤维细胞中纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA、Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平,以评估IR-780是否降低受照成纤维细胞内纤维化相关蛋白表达水平;利用Transwell小室将受照后的巨噬细胞与未照射的小鼠原代成纤维细胞或小鼠肺上皮细胞(Murine lung epithelial-12,MLE-12)分别进行共培养,分组为Control组、IR组和IR+IR-780组,辐照48小时后通过q-PCR和WB分别检测共培养后成纤维细胞和上皮细胞内纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA、Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平,以评估IR-780能否降低巨噬细胞促纤维化的能力。5、IR-780减轻放射性肺损伤的机制研究。为研究IR-780减轻放射性肺损伤的机制是否与糖酵解有关,IR-780预处理巨噬细胞或成纤维细胞15分钟后,给予8 Gy X射线照射,48小时后通过q-PCR和WB分别检测糖酵解相关激酶(HK1、HK2、PFK1、PFK2、GLUT1和GLUT3)的m RNA和蛋白表达;利用Seahorse XFp糖酵解压力测试试剂盒检测细胞外酸化率;利用乳酸检测试剂盒检测细胞外乳酸释放水平;在体内,通过q-PCR和WB检测肺组织中糖酵解相关激酶的m RNA和蛋白表达水平;为评估糖酵解抑制在放射性肺损伤中的防治效应,将成纤维细胞和巨噬细胞用糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖(2-Deoxy-D-glucose,2-DG)处理后,暴露于8Gy电离辐射,通过q-PCR检测成纤维细胞内纤维化相关蛋白Fibronectin的m RNA表达水平;通过q-PCR检测巨噬细胞促纤维化因子(YM-1、TGF-β1、IL-10、Arg-1)的m RNA表达水平;进一步通过酶联免疫法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测巨噬细胞IL-10和TGF-β1的分泌水平;在巨噬细胞与成纤维细胞或上皮细胞共培养模型中,通过q-PCR和WB分别检测与受照巨噬细胞共培养后成纤维细胞和上皮细胞内的纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA、Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平,以明确2-DG能否降低巨噬细胞促纤维化的能力。结果:1、电离辐射后6周,HE染色显示,受照小鼠肺组织炎性细胞浸润增多。电离辐射后16周,HE染色结果显示,受照小鼠肺组织炎性细胞比例增加;Masson染色结果显示,受照小鼠肺组织中胶原沉积增多,表明单次胸部15Gy电离辐射可成功建立小鼠放射性肺损伤模型。2、近红外荧光成像结果显示,IR-780在正常肺组织中具有一定程度的蓄积,而在受照16周后的肺组织中检测到了更强的荧光信号,表明IR-780可优势蓄积于受电离辐射损伤的肺组织。3、电离辐射后6周,IR-780减少了受照小鼠肺组织渗出液的产生;q-PCR的结果显示,IR-780降低了受照小鼠肺组织促炎性因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的m RNA表达水平;HE染色结果也表明,IR-780减少了受照小鼠肺组织炎性细胞浸润程度。电离辐射后16周,胸部CT结果显示,IR-780降低了受照小鼠肺组织实质化;Masson染色和免疫组化染色结果显示,IR-780减少了受照小鼠肺组织中胶原蛋白沉积;q-PCR和WB结果显示,IR-780降低了纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA、Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平。以上结果提示,IR-780可减轻小鼠放射性肺损伤。4、在体外,q-PCR的结果显示,IR-780降低了受照巨噬细胞内促炎性因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)和促纤维化因子(YM-1、TGF-β1、IL-10、Arg-1)的m RNA表达水平;IR-780降低了受照成纤维细胞内纤维化相关蛋白(CollagenⅠ、α-SMA、Fibronectin)的m RNA和蛋白表达水平;共培养模型的结果显示,IR-780预处理降低了受照巨噬细胞促进成纤维细胞活化和上皮细胞间充质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)的能力;以上结果表明,IR-780可直接抑制受照成纤维细胞的活化,也可降低电离辐射后肺泡巨噬细胞促纤维化的效应。5、体内外结果显示,IR-780可抑制电离辐射后糖酵解相关激酶(HK1、HK2、PFK1、PFK2、GLUT1、GLUT3)的m RNA和蛋白表达水平的升高;Seahorse XFp糖酵解压力测试试剂盒和乳酸检测结果显示,IR-780降低了巨噬细胞受照后的细胞外酸化率和乳酸释放水平,提示IR-780可以降低肺组织和细胞的糖酵解水平。此外,糖酵解抑制剂2-DG降低了HFL1细胞纤维化相关蛋白Fibronectin的m RNA表达水平;2-DG降低了受照巨噬细胞内促纤维化因子的m RNA表达水平和细胞外促纤维化因子(IL-10和TGF-β1)的分泌;在共培养模型中,2-DG降低了受照巨噬细胞促进成纤维细胞活化和上皮细胞EMT的效应,表明抑制糖酵解对放射性肺损伤具有保护作用。以上研究结果提示,IR-780减轻放射性肺损伤可能与调节糖酵解有关,但具体机制需进一步探索。结论:1、IR-780优势蓄积于受电离辐射损伤的肺组织。2、IR-780可减轻电离辐射引起的肺损伤。3、IR-780可能通过调节细胞糖酵解减轻放射性肺损伤。