曲酸的抗輻射藥效學及其作用機制初探.pdf

1、尋找一種理想的輻射防護劑(radioprotector)一直是醫(yī)用化學及放射生物學等相關學科關注的重要問題之一。近年來,隨著核泄漏、核威脅、核恐怖及人類其他輻射損傷事件的日趨增多,人們對核與輻射也有了更深刻的認識,所以輻射防護劑的種類也在不斷擴大,大體包括:氨巰基類、多糖類、酚類、激素類、維生素類、細胞因子、草藥及其提取物、金屬絡合物及其自由基螯合物、海洋生物成分等。這些藥物雖然都有輻射損傷防護作用,但或多或少存在著一些缺點,如毒副作用

2、大、療效不夠理想等。
　　目前,公認最有效的輻射防護劑為 WR-2721(氨磷汀),它屬于氨巰基類化合物,因在1959年由美國Walter-Reed陸軍研究所從4400多種化合物中篩選出來,故命名為WR-2721。雖然其藥效非常顯著,但是其有效給藥劑量和中毒劑量非常接近,且存在明顯的毒副作用,如低血壓、惡心、嘔吐、甚至低劑量時也會發(fā)生過敏反應。
　　目前,我國上臨床的輻射防護劑主要包括雌激素類化合物(如“500”及“523”

3、)和植物來源活性物質(如“408”)等。雖然前者輻射防護效果顯著,但毒副作用明顯,尤其存在潛在的致癌危險性,如導致女性婦科腫瘤等;后者雖然安全性好,但輻射防護效果不夠理想,而且提取生產的植物來源非常有限。因此,生產高效、低毒且易于生產的新型輻射防護藥物是非常必要的。
　　本課題研究的輻射防護候選藥曲酸(kojic acid,KA)具有非常好的開發(fā)應用前景。早在上個世紀六十年代人們就對曲酸進行了大量的研究。后來人們發(fā)現(xiàn)曲酸通過抑制酪

4、氨酸酶活性從而抑制細胞內黑素的生成,使得皮膚增白祛斑而被廣泛應用于化妝品領域。曲酸還能夠防止果蔬、生蝦生蟹的霉性褐變因而應用于食品加工、農業(yè)、花卉保鮮等其他領域中。后來研究表明曲酸具有較強的自由基清除作用,并能增強機體中性粒細胞的吞噬和淋巴細胞的增殖作用。
　　與其他輻射防護劑相比,曲酸最突出的特點在于:它是由發(fā)酵菌群產生的次級真菌代謝產物,廣泛存在于酒糟、醬油等人們經常食用的發(fā)酵食品中,且易于生產,制備工藝成熟,高效低毒,所以具

5、有非常好的開發(fā)應用前景。
　　本實驗著重研究了曲酸作為輻射防護劑的藥效學并對其作用機制進行了初步探討,包括三部分內容。
　　第一部分:我們從整體水平研究了曲酸對C57BL/6小鼠及比格犬輻射損傷的防護作用。我們發(fā)現(xiàn)在8 Gy致死劑量的60Coγ射線照射后20天內,模型組(IR)所有小鼠全部死亡。而各給藥組小鼠30天的存活率分別為:WR-2721組,95％;KA300組,60%;KA75組,40%。在4 Gy亞致死劑量γ射線照

6、射實驗中,與正常組相比,各處理組小鼠在照后第4天白細胞計數(shù)降到最低值。隨后,KA300或WR-2721組小鼠的白細胞計數(shù)在照后第19天顯著升高且恢復到正常水平。然而,模型組及KA75組小鼠卻沒有此種現(xiàn)象。在照后第4天,模型組小鼠紅細胞計數(shù)明顯低于正常組(p<0.001),各處理組同樣觀察到了紅細胞計數(shù)輕微的降低,但是沒有表現(xiàn)出顯著性差異(p>0.05)。然而,KA300組及WR-2721組與模型組相比差異有顯著性。隨后,各處理組在照后第

7、19天恢復到正常水平。各處理組小鼠在照后第8天血紅蛋白都降到最低值,且在KA300組及WR-2721組/KA75及WR-2721組,血紅蛋白含量/紅細胞壓積與模型組相比差異有顯著性。隨后,在照后第19天各處理組接近正常水平。在照后第8天,各處理組小鼠血小板計數(shù)就降到最低值,且在KA300組(p<0.01)及WR-2721組(p<0.001)中,與模型組相比同樣觀察到了顯著性差異。且不同處理組小鼠血小板計數(shù)在照后第19天恢復到正常值。在曲

8、酸對比格犬輻射損傷的保護作用研究中,曲酸組或“500”組比格犬分別于照前27 h或36 h單次皮下分別給予63 mg/kg或0.27 mg/kg的曲酸或“500”,而模型組照前27 h給予等體積的無菌蒸餾水,然后用3 Gyg射線照射(劑量率61.08 cGy/min),觀察照后55天犬的存活率及對造血系統(tǒng)的影響。模型組于照后15天全部死亡,而曲酸及“500”給藥組比格犬各死亡2只,且各給藥組比格犬血象值都與照后25天左右降到最低值,隨后

9、逐漸恢復到正常。對于4 Gy亞致死輻射劑量小鼠的免疫系統(tǒng)研究中,KA300組小鼠脾胸腺指數(shù)及脾淋巴細胞轉化率明顯高于模型組。脾臟HE染色結果發(fā)現(xiàn)模型組(IR)白髓區(qū)面積縮小,紅、白髓大面積變性壞死,可見大量的含鐵血黃素蓄積。曲酸高劑量給藥組(KA300)被膜完整,白髓區(qū)面積縮小,紅、白髓界限較清晰,密集,紅髓區(qū)淋巴細胞排列較致密脾竇中含有極少量的含鐵血黃素及一定量的紅細胞,脾索間可見清晰的網狀結構。胸腺HE染色結果發(fā)現(xiàn)模型組(IR)被膜

10、完整,胸腺皮質和髓質分界稍不清楚。KA300組小鼠胸腺被膜完整,皮質和髓質分界清楚,髓質區(qū)細胞排列密集、規(guī)律,可見大量的胸腺小體。對于DNA損傷,我們發(fā)現(xiàn)KA300組小鼠骨髓細胞DNA含量顯著高于模型組,而其骨髓細胞微核率則明顯低于模型組。
　　第二部分:我們從細胞水平研究了曲酸的輻射保護作用。我們發(fā)現(xiàn)曲酸濃度高于100μg/mL時,曲酸對CHO細胞產生了明顯的細胞毒性(p<0.01)。照后24 h,0.01～10μg/mL濃度的

11、曲酸處理組與模型組(KA0μg/mL)細胞相比,細胞增殖率顯著增高(p<0.05)。照后48 h,只有1μg/mL濃度的曲酸處理組能明顯提高照后細胞的增殖率。照后72 h,0.1μg/mL,1μg/mL,10μg/mL濃度曲酸組照后細胞增殖率分別升高了9.66%(p<0.01),13.28%(p<0.01)及11.25%(p<0.01)。對于細胞凋亡檢測,曲酸不同濃度給藥組與模型組相比其細胞凋亡比例顯著下降(p<0.01)。說明輻照后給

12、藥組細胞增殖能力提高。細胞周期結果與抗輻射相關文獻結果相反,G2/M期與正常組比變化不大,給予曲酸后則明顯增多,表現(xiàn)為G2/M期阻滯,此期對斷裂的DNA進行重組修復,從而減少突變的發(fā)生。
　　第三部分:我們對曲酸的抗氧化作用與其抗輻射機制進行了初步探討。結果發(fā)現(xiàn)曲酸及丁基羥基甲苯(BHT)清除 DPPH·自由基的IC50值分別為(4.55±0.26)mg/mL及(1.83±0.10)mg/mL。其濃度同為20 mg/mL時DPPH

13、·自由基清除率分別為(82.38±3.51)%及(96.41±0.45)%。KA300組小鼠血清及組織中SOD活力明顯高于模型組,而其MDA含量則明顯低于模型組。
　　體內體外研究結果表明,曲酸能夠顯著提高受照小鼠30天存活率,對受輻射小鼠造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及其遺傳物質有很好的保護作用,同時對比格犬也有一定的輻射損傷保護作用,且對受輻射 CHO細胞也有明顯的抗輻射作用。曲酸具有抗氧化活性,能夠減少輻射導致的小鼠或細胞的氧化損傷,具