基于生物信息学的烟气暴露对大鼠肺脏基因表达谱的影响

利用基因芯片技术研究两种不同烟气暴露30 d后对大鼠肺脏基因表达的影响,并寻找其潜在miRNA、转录因子及药物.6只雄性SD大鼠分为普通卷烟烟气暴露组(n=3)和含本草香成分卷烟(金圣4)烟气暴露组(n=3),每天烟气暴露1次,连续30 d,结束后取大鼠肺脏进行差异表达基因筛选.基于Metascape数据库和Cytoscape 3.10.0软件对差异基因进行基因本体和京都基因与基因组百科全书生物信息学分析.STRING数据库获取蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络后筛选核心基因.依托于核心基因,通过miRDB和microT-CDS数据库预测潜在的miRNA,应用GTRD和JASPAR数据库预测潜在转录因子,基于DGIdb数据库预测潜在药物.与普通卷烟组比较,含本草香组筛选出差异表达1倍以上的基因1434个,其中上调表达767个,下调表达667个.差异表达基因富集于384种生物过程,59种细胞成分和51类分子功能以及20个信号通路.10个核心基因分别为Pik3r1、Fn1、Itgb3、Lrp5、Dvl3、Fgf2、Lrp6、Flt4、Tln1及Jun.预测结果显示,可能控制最多数量的DEGs的miRNA是rno-miR-200b-3p、rno-miR-429和rno-miR-200c-3p;预测到49种转录因子(Transcriptionfactors,TF);预测到111种药物小分子化合物.研究结果表明烟气暴露30 d所致大鼠肺脏的异常表达基因涉及多个miRNA、转录因子及药物,为烟草暴露致肺脏损伤研究提供实验依据.

基于生信分析放射性肺损伤核心基因及靶向中药筛选

为了探索放射性肺损伤发病机制及预测潜在靶向治疗的中药,利用生物信息学方法分析放射性肺损伤与正常肺组织的表达差异基因,从GEO数据库选取GSE202586数据集,通过GEO_(2)R分析得出表达差异基因,对表达差异基因进行GO功能富集分析及KEGG信号通路分析,通过STRING数据库构建蛋白互作网络,利用Cytoscape获得核心基因,通过Coremine Medical预测靶向作用于核心基因的中药.结果共获得差异基因113个,其中88个基因表达上调,25个基因表达下调,主要涉及细胞过程、免疫过程及信号的调节,非跨膜蛋白酪氨酸激酶和信号受体的活性等生物过程;主要富集在免疫系统信号通路.蛋白互作分析筛选出8个核心基因包括CD19,CD22,CD52,CD86,LCP2,PAX5,SPN,TNFRSF13C.将筛选整合得到的8个核心基因通过数据库进行靶向中药的筛选,归纳总结3类相关治疗的中药,包括以赤芍、苦蘵、白花蛇钱草、白英为代表的清热解毒药,以槐角、姜黄、川牛膝为代表的凉血止血、活血化瘀药,以枳实、车前子、灵芝、野山药为代表的补气理气药.该研究利用生物信息学分析预测放射性肺损伤发生的作用机制及潜在治疗的中药,为进一步的科学研究与临床应用提供参考.

薏芽健脾凝胶幼龄大鼠的一般毒理学研究

目的通过幼龄SD大鼠急性毒性和长期毒性试验,评价薏芽健脾凝胶的安全性和对生长发育的影响。方法急性毒性试验采用最大耐受量法,幼龄SD大鼠以最大给药量5.2 g·kg^(-1)灌胃给药,每日2次,总给药剂量为10.4 g·kg^(-1),给药后严密观察大鼠的毒性反应情况。长期毒性试验采用幼龄SD大鼠200只,分为给药高(3.9 g·kg^(-1))、中(2.6 g·kg^(-1))、低(1.3 g·kg^(-1))剂量组和对照组,每组50只大鼠,连续给药90 d,恢复28 d,主要检查指标有体质量、摄食量、血液学、血液生化、生理发育、内分泌、神经行为学、病理等。结果急性毒性试验幼龄SD大鼠灌胃薏芽健脾凝胶最大耐受剂量大于10.4 g·kg^(-1),且未见明显的毒副反应。长期毒性试验高剂量组(3.9 g·kg^(-1))部分指标出现一过性改变,未见与药物相关的毒性病理改变。结论在本试验条件下,薏芽健脾凝胶对受试动物未见明显毒性反应。

氚水对鼠细胞及整体致癌效应的系统评价与Meta分析

采用系统评价与Meta分析的方法探讨鼠摄入氚水(HTO)与致癌效应之间的关系,计算机检索PubMed、Embase、The Cochrane Library、Web of Science、中国知网、中国生物医学文献数据库、万方和维普数据库,自数据库建立至2021年2月15日发表的有关鼠摄入氚水后致癌作用的文献。采用Endnote 9.2进行文献管理;应用毒理学数据可靠性评价工具:ToxRTool评价标准进行文献质量评价。结果共纳入10篇实验研究,其中4篇文献报道了体外实验,7篇文献报道体内实验(其中1篇文献体内、体外实验均有报道)。体外实验中,随着细胞受照剂量的增加,细胞生存分数呈指数下降,所拟合直线方程为ln SF=0.047-0.270 D(P<0.001),R^(2)=0.850;以细胞受照剂量为自变量,细胞恶性转化分数(foci/dishes)为因变量拟合方程,方程为y=0.205+0.195x(P<0.001),R^(2)=0.853;剂量反应关系Meta分析显示,随细胞受照剂量的增加,细胞恶性转化风险呈先快速上升后平缓的趋势。体内实验中,腹腔注射途径给药,随着注射药物的放射性活度的增大,中位生存期或平均生存期降低。氚水(HTO)不论对细胞还是对整体动物的致癌效应是确切的,并且导致了生存状况的下降,但极低剂量氚水摄入的致癌效应,还待进一步研究。

富氢水制备及保存方法的初步研究

目的:建立富氢水的制备装置,制备富氢水,并对富氢水的保存方法进行初步研究。方法:采用增加压强的方法制备富氢水,研究不同通气压强(0.1、0.2、0.3、0.4 MPa)、不同通气时间(0.5、1、2、4、8 h)和不同抽真空时间(0、5、10、30、60min)对富氢水中氢气浓度的影响,同时观察温度、储存容器、放置时间、装量和滤膜抽滤对富氢水中氢气浓度变化的影响。结果:通气压强对氢气浓度无明显影响(P>0.05);通气时间和抽真空时间对氢气浓度有一定影响,维持通气4 h以上组较通气4 h以下组以及抽真空5 min以上组较未抽真空组氢气浓度均显著增加(P<0.05或P<0.01);氢气浓度会随着放置时间的延长而逐渐降低(P<0.05);氢气浓度变化与储存容器和保存温度无明显相关关系(P>0.05);氢气浓度变化与容器中富氢水是否装满有明显关系(P<0.05);滤膜抽滤会降低氢气浓度(P<0.05)。结论:在本研究条件下成功制备出一定浓度的富氢水,并对其保存方法有了初步了解。

人脂肪间充质干细胞的致瘤性研究

目的研究人脂肪间充质干细胞是否具有致瘤性,为其临床应用提供安全性依据。方法96只裸鼠分为空白对照组、阳性对照组和脂肪间充质干细胞组,每组32只,雌雄各半。将传代第5代的人脂肪间充质干细胞接种至裸鼠皮下,分别于注射后3d、1个月、3个月、6个月对动物进行解剖检查,观察其肿瘤形成情况;同时用软琼脂克隆形成实验观察人脂肪间充质干细胞形成集落的能力。结果裸鼠体内致瘤实验中,脂肪间充质干细胞组和空白对照组动物大体解剖学观察和病理组织学检查均未见异常。软琼脂克隆形成实验显示人脂肪间充质干细胞未表现出在阻力介质中的克隆生长能力。结论短期传代后的人脂肪间充质干细胞不具致瘤性,有一定安全性。

二-(2,4-二氯苯甲酰异羟肟酸)二苯基合锡的遗传毒性研究

目的:研究二-(2,4-二氯苯甲酰异羟肟酸)二苯基合锡[di-phenyl-di-(2,4-chlorobenzohydroxamato)tin,DPDCT]是否存在遗传毒性。方法:应用Ames试验、中国仓鼠肺细胞(Chinese hamster lung,CHL)染色体畸变试验和小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验,研究DPDCT的遗传毒性。结果:Ames试验中,DPDCT在每皿500、5000μg剂量时,诱发TA97(±S9)、TA98(±S9)、TA100(±S9)及TA1535(+S9)菌株产生的回变菌落数明显高于阴性对照组(P<0.01);染色体畸变试验中,DPDCT在4.00μg/ml浓度时,在～S9条件下作用24 h后,CHL细胞染色体畸变率明显高于溶剂对照组(P<0.01);微核试验中,DPDCT在12.5～50.0 mg/kg浓度范围内,无致小鼠骨髓嗜多染红细胞微核形成作用。结论:DPDCT在体外试验中,具有遗传毒性,但在小鼠体内试验中,未发现遗传毒性。

富氢水对γ射线照射Beagle犬淋巴细胞基因表达谱的影响

目的利用基因芯片技术研究富氢水对γ射线照射后Beagle犬外周血淋巴细胞基因表达的影响。方法将雄性Beagle犬随机分为对照组、单纯照射组和富氢水组(n=5),采用基因芯片技术对2.0Gy 60 Coγ射线照射后6h各组Beagle犬外周血淋巴细胞的差异表达基因进行筛选,利用GO(gene ontology)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库对差异表达基因进行生物信息学分析,并应用实时荧光定量PCR技术对基因芯片结果进行验证。结果单纯照射组筛选出差异表达2倍以上的基因4 730条,富氢水组筛选出差异表达2倍以上的基因4 493条,单纯照射组与富氢水组共同差异表达2倍以上的基因有1 606条;单纯照射组的差异表达基因对应的生物学过程、细胞组分及分子功能分别有10、9、3个功能簇,富氢水组差异表达基因对应的生物学过程、细胞组分及分子功能分别有15、3、4个功能簇。单纯照射组差异表达基因涉及19条生物学通路,富氢水组差异表达基因涉及24条生物学通路,单纯照射组与富氢水组的差异表达基因有5条共同生物学通路。选择2条差异表达基因进行mRNA水平的验证,PCR扩增结果与芯片结果具有良好的一致性。结论富氢水对γ射线照射后Beagle犬外周血淋巴细胞基因表达的影响,可能涉及多种生物学过程、细胞组分、分子功能的改变及多条信号通路的激活。

富氢水对^(60)Co照射比格犬急性血液系统损伤的保护作用研究

本文研究了富氢水对^(60)Coγ射线照射后Beagle犬急性血液系统损伤的保护作用。雄性Beagle犬随机分为对照组、单纯照射组和富氢水干预组。动物经单次2.0 Gyγ射线全身照射后,分别于第2天、第7天,采集动物外周血,检测血液学指标、抗氧化指标、淋巴细胞凋亡率及8-羟基脱氧鸟苷酸(8-OHdG)等。结果表明,在照后第7天,富氢水组红细胞计数(RBC)、血红蛋白含量(HGB)、红细胞压积(HCT)均高于单纯照射组(p<0.01、p<0.05、p<0.05);在照后第2天、第7天,富氢水组血清中总抗氧化能力(T-AOC)均高于单纯照射组(p<0.01,p<0.05),丙二醛(MDA)均低于单纯照射组(p<0.01,p<0.05);在照后第2天、第7天,富氢水组淋巴细胞凋亡率均低于单纯照射组(p<0.05,p<0.01);在照后第7天,富氢水组8-OHdG浓度低于单纯照射组(p<0.05)。以上结果说明,富氢水可通过抗氧化应激、抗凋亡机制改善照后Beagle犬血液系统损伤。

γ射线辐照对SD大鼠淋巴细胞基因表达谱的影响

研究了2.0 Gyγ射线照射对大鼠血液淋巴细胞基因表达谱变化的影响。通过体内、外实验,用2.0 Gy60Coγ射线照射后24 h,提取血液中淋巴细胞的RNA,用基因芯片技术检测淋巴细胞基因表达谱的变化。结果表明,照射后24 h,体外和体内共同的差异表达基因有1322条,其中下调表达有497条,上调表达有633条,有192条表达不一致。结合基因功能注释(Gene ontology,GO)数据库,共同涉及到的生物过程、细胞组分、分子功能分别有53、19、28个。结合KEGG数据库,共同包含的pathway有12条通路。此外,还发现了Serpinb2、Creb3l2、Pacrg、Vamp1和Il16等与辐射相关的基因。

富氢水对小鼠辐射损伤的保护作用

采用8.0 Gyγ射线照射ICR小鼠,探讨富氢水对小鼠辐射损伤的保护作用。结果表明:与单纯照射组相比,照前24小时给水组、照前0.5小时给水组动物的平均存活天数分别提高了2.1天和7.1天,其保护指数分别为1.08和1.26;富氢水组动物的血液学指标检测结果以及脾脏、胸腺脏器重量和脏器系数也优于单纯照射组;而动物体重、血清生化指标、骨髓有核细胞数等指标无明显差异。结果提示,富氢水对于小鼠的辐射损伤具有一定程度的保护作用,其中,照射前0.5小时给水对小鼠的保护作用要优于照前24小时给水和照射后给水。

0.2 Gy γ射线照射人外周血淋巴细胞不同时间点差异基因表达谱研究

利用全基因组基因芯片技术对0.2Gyγ射线照后2、12、24小时点的人淋巴细胞和未照射的人淋巴细胞基因差异表达谱进行了研究和分析。结果表明,照后2小时的差异表达基因有44条,其中明显上调的差异表达基因有38条,明显下调的差异表达基因6条;照后12小时的差异表达基因有247条,其中明显上调的差异表达基因有151条,明显下调的差异表达基因96条;照后24小时的差异表达基因有704条差异基因表达谱,其中明显上调的差异表达基因有392条,明显下调的差异表达基因312条;共同差异表达基因只有6条。主要涉及到以下几类型基因:干扰素调节有关基因;生长抑制、DNA损伤有关基因;与P53调控有关的基因;与肿瘤坏死因子有关的基因;与细胞周期调控及凋亡有关的基因等等。RT-PCR结果表明,MERTK及TAIAP12个差异表达基因,其相对定量结果与基因芯片检验结果相一致。

γ射线照后不同时间点人肝细胞基因差异表达谱的研究

目的:对γ射线照射后4和24 h人肝细胞株的差异表达基因进行筛选,为从基因水平上揭示放射性从业人员肝脏的早期损伤提供依据。方法:利用全基因组基因芯片技术,对人正常肝细胞7702给予不同剂量(0.5和1.0 Gy)γ射线照射不同时间(4和24 h)后的基因差异表达谱进行筛选和分析。结果:照后4 h在不同剂量水平上(0.5和1.0 Gy)筛选出差异表达基因218个;照后24 h不同剂量水平上(0.5和1.0 Gy)筛选出差异表达基因1 475个;0.5 Gy剂量水平上照后不同时间(4和24 h)筛选出差异表达基因235个;1.0 Gy剂量水平上照后不同时间(4和24 h)筛选差异表达基因170个;最后筛选出共同的差异表达基因129个;另外还发现了一些有意义的通路途径,如胰岛素合成与分泌途径等;同时为了验证基因芯片筛选结果的准确性,进一步采用SYBR绿色实时荧光定量PCR技术,对胰岛素生长因子2结合蛋白3(IGF2BP3)及早期响应因子1(EGR1)两个有意义且表达量稳定的辐射后差异表达基因进行了验证,结果显示其定量结果与芯片检测结果趋势一致。结论:γ射线辐照后共筛选出差异表达基因129个,辐射对人肝细胞的早期损伤表现为多靶点、多层次及多通路等特点。

放射性药物安全评价实验室的防护与管理

为保障放射性药物安全评价实验室的人员安全和环境保护。本文分析了放射性药物安全实践中接触的放射性核素存在的危害因素,应采取的防护和管理措施。提示放射性药物的安全评价必须在规范的实验室条件和管理下进行相关试验研究,避免对工作人员产生危害和造成环境污染。

放射性药物的研究现状与前景展望

放射性药物是指用于临床诊断或治疗的放射性核素制剂或者其标记化合物,主要包括诊断用放射性药物和治疗用放射性药物两类。随着SPECT、PET/PET-CT普及,以99mTc、18F、68Ga为代表的诊断用放射性药物研发近年来得到了迅速发展;治疗用放射性药物近年来由于其呈现出的良好经济效益和研发潜力也日益得到重视,然而我国目前对放射性药物的研发投入及相关政策法规体系与美国、欧盟相比仍存在较大差距。本文论述了当今国内外放射性药物的研究现状和我国放射性药物的发展概况,并就存在问题和发展前景进行展望。

^(60)Coγ射线对雄性比格犬睾酮分泌及睾丸组织病理学的影响

目的:探讨^(60)Coγ射线急性照射对雄性比格犬睾酮分泌的影响及对睾丸的损伤。方法:检疫30 d的15只雄性比格犬,随机分为3组:空白对照组、0.5Gyγ射线照射组和5.0Gyγ射线照射组,照射组比格犬接受^(60)Coγ射线一次性全身照射,吸收剂量率为0.5Gy/min,分别于照射后第4、7、14、28、60天采用竞争性抑制酶免疫分析法测定血清睾酮含量,照射后60 d取犬睾丸和附睾,观察脏器是否出血或坏死并进行睾丸的组织结构病理学检查。结果:γ射线照射后10~13 d,5.0 Gyγ射线照射组动物全部死亡,并出现睾丸及附睾出血;照射后60 d,0.5 Gyγ射线照射组动物体质量与空白对照组间的差异无统计学意义(P>0.05),其睾丸平均质量为空白对照组的69%,两组间的睾丸,体质量比差异无统计学意义(P>0.05);在照射后第4、7、14、28、60天,0.5和5.0Gyγ射线照射组与空白对照组血清睾酮含量间的差异无统计学意义(P>0.05);2个照射组比格犬睾丸生精细胞有不同程度坏死脱落,其中5.0Gyγ射线照射组睾丸内无精子生成。结论:0.5和5.0Gy^(60)Coγ射线急性照射均对雄性比格犬生殖系统造成损伤,其中血清睾酮变化不明显,睾丸结构受到破坏,生精细胞及精子生成受到严重损伤。

电离辐射致认知功能损伤大鼠模型的研究

目的对大鼠头部进行不同剂量照射,选取合适剂量建立电离辐射致认知功能损伤动物模型,为研究电离辐射致认知功能损伤发生机制、辐射防护剂研制等提供研究基础。方法将SPF级雄性大鼠20只随机分为对照组(C组)、10 Gy照射组(10 Gy IR组)、20 Gy照射组(20 Gy IR组)和30 Gy照射组(30 Gy IR组),每组各5只,C组不作处理,其余3组分别利用10 Gy、20 Gy和30 Gy电子线对不同组别SD大鼠头部进行单次照射,照射后30 d计算动物死亡率,利用Morris水迷宫对大鼠空间记忆能力进行检测,利用化学比色法检测大鼠脑皮质匀浆液中还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)、丙二醛(malondialdehyde,MDA),酶联免疫吸附法(enzyme-linked immuno Sorbent assay,ELISA)检测8羟基脱氧鸟苷(8-hydroxydeoxyguanosine,8-OHdG)含量,对经HE染色的大脑病理切片进行检测观察。结果 30 Gy IR组动物出现背毛不整齐,流涎等症状,头颈部发生严重的脱毛现象。照后30 d时,C组未见动物死亡,10 Gy IR组和20 Gy IR组动物死亡率为20%,30 Gy IR组动物死亡率为40%。Morris水迷宫定位航行实验结果显示30 Gy IR组在1～5 d的训练期中,潜伏期时间均高于其余三组且差异具有统计学意义(P<0. 05)。空间搜索实验显示30 Gy IR组较其余各组原平台象限停留时间显著缩短(P<0. 05);穿越平台次数显著减少(P<0. 05); 10 Gy IR组、20 Gy IR组、30 Gy IR组原平台象限游泳距离较C组均显著缩短(P<0. 05);氧化应激相关指标检测结果显示30 Gy IR组与C组相比GSH、8-OHdG、MDA浓度差异有统计学意义(P<0. 05),20 Gy IR组与C组MDA浓度差异有统计学意义(P<0. 05); HE染色切片发现20 Gy IR组和30 Gy IR组组织结构破坏较10 Gy IR组更加严重,出现组织细胞凋亡、坏死等显著的病理改变。结论本次实验结果提示对头部进行30 Gy单次照射可以成功建立大鼠认知功能障碍动物模型。

不同剂量亚砷酸钠染毒大鼠多药耐药相关蛋白2表达水平的变化

目的观察不同剂量亚砷酸钠染毒大鼠肝细胞膜转运蛋白——多药耐药相关蛋白2(multidrugresistance-associatedprotein2,MRP2)表达水平的变化及与砷代谢的关系。方法24只健康雄性Wistar大鼠随机分为4组:第1组为对照组,给予生理盐水;第2～4组为染砷组,分别给予4、10和20mg/kg体质量的亚砷酸钠溶液,隔天灌胃染毒1次,2周后将大鼠处死。原子吸收分光光度法测定胆汁、全血和肝组织中的总砷含量。蛋白印记法测定肝细胞膜上MRP2的改变。结果经方差分析检验,胆汁和肝脏中含砷量随着染砷剂量的增加而逐渐增加(P<0.05)。两两比较发现,3个染毒组的血砷与对照组之间差异有统计学意义,而3个染毒组间差异无统计学意义。随着染砷剂量增加,MRP2表达有增加的趋势,且MRP2表达量与胆汁含砷量呈正相关(r=0.986,P<0.05)。结论亚砷酸钠可以诱导MRP2的表达,随染砷剂量增加,MRP2表达量增加。MRP2在砷及其代谢产物的胆汁排泄过程中发挥了重要作用。

γ射线诱导大鼠外周血淋巴细胞差异表达基因及相关通路的研究

目的:为在分子水平上研究外周血淋巴细胞辐射生物剂量估算和辐射损伤机制提供依据。方法:利用全基因组芯片技术对大鼠离体外周血淋巴细胞经2.0 Gyγ射线照后不同时间点(6、12、24 h)的差异基因表达谱和通路进行分析,并利用荧光定量PCR技术对基因芯片结果进行验证。结果:与未经照射的淋巴细胞比较,照后6 h差异表达基因有534个,其中上调差异基因332个,下调差异基因202个;照后12 h差异表达基因有2 001个,其中上调差异基因1 258个,下调差异基因743个;照后24 h差异表达基因有6 925个,其中上调差异基因2 814个,下调差异基因4 111个;照后3个时间点共同差异表达基因有270个,其中上调差异基因143个,下调差异基因127个。另外在差异表达基因分析的基础上,发现照后6 h时差异表达基因涉及到的通路有27个,照后12h时差异表达基因涉及到的通路有22个,照后24 h时差异表达基因涉及到的通路有41个。RT-PCR结果表明,Trmt61a、Tlr3及Enc13个差异表达基因的相对定量结果与基因芯片检验结果表达趋势一致。结论:随着照后时间延长,辐射诱导大鼠离体外周血淋巴细胞差异表达基因有增多趋势,且筛选出的通路也明显不同,表明照后不同时间辐射引起的损伤可能不同。