G-CSF治疗急性放射病对造血干细胞功能远期影响的研究

Ionizing radiation(IR) exposure may induce hematopoietic stem cell(HSC) senescence and long term bone marrow injury. Administered the antioxidant (NAC，MnTE), inhibitor of signal protein (NOX, p38 inhibitor) exhibited protective effect on IR-induced bone marrow damage. Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) is the only treatment recommended to be given to radiation victims soon after accidental exposure. The clinical trials demonstrated G-CSF during radiotherapy could exhaust the bone marrow capacity, probably via promoting HSPCs proliferation and differentiation to negatively affect the self-renewal of HSCs. Based on the results of our cellular and molecular mechanisms, the G-CSF effect on LT-HSC damage in irradiated mice will be investigated by single cell flow cytometry assay and HSC function assay. Because of the multiple intracellular signal protein involved in the oxidative damage of HSC, it is necessary to modulate several steps simultaneously; the efficient combination of antioxidant and inhibitors will be scanned by ROS flow cytometry assay in Lin- cells and mouse embryonic fibroblast (MEF) senescence induced by irradiation in vitro, the optional combination will be selected, and combined with G-CSF to test the protective effects on acute and late IR-induced bone marrow damage. The results of the project will provide the new approach for clinical therapy and better knowledge of tissue stem cell injury.

G-CSF是救治辐射急性损伤的有效细胞因子，临床应用于放化疗患者中可能出现造血干细胞(HSC)的远期损伤，目前尚无有效治疗手段。我们研究显示氧化应激水平升高在辐射诱导的HSC功能损伤中起重要作用，NOX4-ROS-p38通路激活是主要分子机制。前期发现G-CSF能够激活造血细胞p38MAPK；G-CSF与p38抑制剂联合应用，可以增加辐射保护效果，但对HSC细胞功能的远期影响仍未阐明。本项研究拟观察G-CSF对受照后小鼠HSC功能的作用，利用单细胞蛋白流式分析技术，探讨G-CSF对受照小鼠HSC功能影响的分子机制；利用辐射诱导Lin-细胞内ROS升高、小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）衰老模型，筛选对抑制模型有效的Nox-ROS-p38通路抑制剂，并进行体外、体内实验验证；进而观察G-CSF合用筛选出有效抑制剂的药效提高作用，为辐射损伤的急性救治和长期骨髓抑制防治提供实验基础。

G-CSF临床常用于放化疗患者的骨髓抑制的治疗，是急性辐射损伤救治有效的细胞因子。临床应用过程中发现可能导致骨髓长期抑制，目前缺乏有效治疗手段。我们前期研究显示NOX4-ROS-p38通路激活介导的氧化应激水平升高是辐射诱导的造血干细胞(HSC)功能损伤，引起骨髓长期抑制的重要分子机制；发现G-CSF能够激活造血细胞p38MAPK；G-CSF与p38抑制剂联合应用，可以增加辐射保护效果，但G-CSF对HSC功能的远期影响有待阐明。.本项目利用亚致死剂量全身照射小鼠骨髓抑制模型，进行G-CSF治疗对受照小鼠造血干细胞功能影响和分子机制研究。研究发现G-CSF能够减轻辐射引起的骨髓造血祖细胞功能抑制；受照后1个月骨髓细胞计数及骨髓造血干细胞分型与对照组没有差异；但是进行受照小鼠骨髓细胞系列移植，发现G-CSF治疗加重受照小鼠HSC的功能损伤。机制研究发现造血干细胞损伤损伤作用可能与G-CSF提高受照小鼠HSC中ROS和p38MAPK水平，进而升高HSC中p16表达导致HSC衰老有关；也可能与G-CSF引起骨髓间充质干细胞的功能变化有关。. 为减轻急性救治引起的远期损伤，开展联合用药实验观察。前期研究发现，氧化抑制剂白藜芦醇和NOX抑制剂DPI体内体外单给药对受照小鼠HSC辐射损伤有保护作用；联合用药时，体外实验观察到对HSC功能有协同保护作用；但应用不同的联合方案进行体内实验未观察到联合保护作用，可能与药物体内存在相互作用有关。.上述结果提示骨髓急性辐射损伤救治时应该关注应用G-CSF可能对患者骨髓功能造成的远期损伤。需深入研究发生机制以便指导临床建立易感的生物学标志以及采取防治措施。我们进行了造血干细胞和间充质干细胞基因表达谱分析，为深入研究提供基础。. 项目发表论文19篇，其中SCI收录8篇；国内专业会议发言3次；培养青年骨干3人；博士研究生2人；硕士研究生2人；国际交流1人次；合作取得专利1项。