提升医学生科研能力的实践与思考

培养具有科研创新能力的高素质医学本科生是推动医学发展的重要力量。本文从科研项目导师的角度,在实践基础上归纳出提升医学生科研能力的几种途径,包括科研项目牵引,增加研究动力;加强时间管理,提高研究效率;保持科研热情,提高研究自主性;鼓励探索和创新,发现研究乐趣。希望本文为医学院校的导师指导医学生开展科研提供一些有益的参考。

铜吸收转运蛋白介导放射性肠损伤的作用及机制研究

目的探讨铜吸收转运蛋白(CTR1)在辐射诱导的小肠细胞放射损伤中发挥的作用及机制。方法采用人小肠上皮细胞(HIEC)和大鼠小肠隐窝上皮细胞(IEC⁃6),分别经2、4、6、8 Gy和5、10、15、20 Gy X射线照射,构建放射损伤细胞模型。照后2、4、8、24、48 h收集细胞,通过Western blot检测CTR1蛋白对辐射的时间⁃剂量响应。将CTR1 shRNA转染入HIEC和IEC⁃6细胞后进行X射线照射,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP⁃MS)检测细胞内铜水平。通过克隆形成实验确定CTR1对上述细胞辐射敏感性作用,检测活性氧(ROS)水平和DNA损伤来进一步探讨相关机制。Western blot检测X射线照射以及沉默CTR1对抗氧化蛋白Nrf2、HO⁃1,铜死亡相关蛋白DLAT、LIAS和FDX1表达的影响,初步确定CTR1的调控机制。结果Western blot表明两株细胞经不同剂量的X射线照射后CTR1表达均显著上调,并且呈显著的时间剂量响应关系(t=3.53、3.45、6.37、11.11、11.13,P<0.05)。沉默CTR1后的两株细胞放射敏感性均低于对照,增敏比分别为1.146、1.201。沉默CTR1缓解了辐射诱导IEC⁃6细胞内的铜蓄积(t=3.10,P<0.05)。两株细胞照射沉默组ROS产量显著低于照射对照组(t=5.23、2.96,P<0.05);并且照射沉默组γ⁃H2AX蛋白表达较照射对照组有所减少(t=7.50、4.29,P<0.05)。此外,X射线诱导Nrf2、HO⁃1蛋白表达上调;沉默CTR1后Nrf2和HO⁃1的表达会进一步增加。电离辐射导致铜死亡标志物DLAT以及铁硫簇蛋白LIAS、FDX1丢失,而沉默CTR1能促进上述蛋白表达水平恢复正常。结论CTR1沉默后的小肠细胞HIEC和IEC⁃6辐射抗性增强,涉及的机制可能与氧化应激和铜死亡途径有关。

乳铁蛋白通过调节HMGB1/TLR4炎症反应改善放射性肺损伤

目的研究乳铁蛋白对放射性肺损伤的防护作用。方法将15只C57BL/6 J小鼠按随机数表法分为健康对照组、15 Gy照射组(单纯照射组)和乳铁蛋白联合15 Gy照射组(联合组),每组5只。联合组全程饮用10 mg/ml乳铁蛋白水溶液,3 d后单纯照射组和联合组给予单次15 Gy X射线全胸照射。于照后14 d处死,苏木素-伊红(HE)染色观察肺病理组织学改变、酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清炎症因子高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)及IL-6的水平,免疫组织化学染色和Western blot法检测肺组织中HMGB1、Toll样受体4(TLR4)、MyD88及核转录因子κB(NF-κB)炎症因子蛋白表达。结果与健康对照组比较,单纯照射组小鼠肺重明显增加(t=3.20,P<0.05)、肺充血水肿并伴有炎性细胞浸润,血清促炎因子TNF-α健康对照组为(291.80±5.49)pg/ml,单纯照射组为(332.25±22.18)pg/ml,两组比较差异有统计学意义(t=3.07,P<0.05);免疫组织化学染色显示HMGB1和NF-κB阳性明显增多。肺组织中HMGB1、TLR4、MyD88及NF-κB蛋白的表达明显增加,差异有统计学意义(t=4.04、4.78、3.77、6.14,P<0.05);与单纯照射组相比,乳铁蛋白干预能显著降低受照小鼠肺重(t=2.18,P<0.05)、HMGB1、TNF-α和IL-1β水平(t=4.67、2.97、3.49,P<0.05)。联合组肺组织中HMGB1和NF-κB表达阳性细胞数减少,并下调HMGB1、TLR4、MyD88及NF-κB蛋白表达水平,差异有统计学意义(t=8.06、9.80、3.07、5.56,P<0.05)。结论乳铁蛋白能够减轻放射性肺损伤,其机制可能与下调炎症相关的HMGB1/TLR4/MyD88/NF-κB信号通路有关。

铀基X射线闪烁体研究进展

贫铀再利用是近年来放射化学领域尤为关注的课题,研究发现以铀酰离子作为金属中心合成的含铀晶体材料在X射线辐照场中产生强烈的闪烁现象。与传统闪烁发光元素相比,铀元素具有发光效率高、辐射阻滞能力强等本征属性,为发展新型闪烁体提供了物质基础。近期研究合成的新型铀基闪烁体显现出较高的X射线转换效率、强X射线衰减系数、较好的辐照与湿度稳定性、以及更短的余辉等优势。本文从铀酰发光原理、铀基晶体闪烁现象的发现、含铀闪烁体材料的优势出发,主要阐述了基于铀酰本征性质的新型铀基闪烁体用于X射线探测方面的研究进展,提出了提高含铀闪烁体性能的方法思路。研究成果既为处理贫铀资源提供了新的途径,又为高性能新型闪烁体的设计提供了借鉴。

雷帕霉素激活M2巨噬细胞自噬影响大肠癌放射敏感性的研究

目的探讨雷帕霉素(RAP)激活M2巨噬细胞(type-Ⅱmacrophage)自噬对大肠癌移植瘤放射敏感性的影响。方法经佛波酯(PMA)单独及联合人重组白介素4(IL-4)诱导人单核白血病细胞THP-1分化为M0和M2型巨噬细胞。使用RAP激活M2自噬,设置巴弗洛霉素(bafilomycin A1)下调M2已被激活的自噬作为对照。将大肠癌LoVo细胞接种于BALB/c-nu/nu裸鼠,待形成直径10 mm瘤体后,利用随机数表法,将18只裸鼠分为M2自噬未激活组、激活组和激活后下调组,LoVo细胞单独成瘤为阴性对照组,每组6只。对荷瘤鼠行2次8 Gy X射线局部照射,分析各组间移植瘤放射敏感性的变化。结果M2巨噬细胞标志物Arg-1、CCL-22的相对表达量显著高于M0巨噬细胞(t=78.77、60.02,P<0.05)。M2自噬未激活组瘤体质量、体积和微血管密度(MVD)[(1.93±0.05)g、(2.14±0.06)cm^(3)、36.37±1.04]较阴性对照组[(1.35±0.05)g、(1.77±0.02)cm^(3)、25.69±1.34]显著提高(t=20.07、14.56、10.92,P<0.05);激活M2自噬后,瘤体重量、体积和微血管密度均显著下降[(0.89±0.03)g、(1.24±0.01)cm^(3)、13.60±1.52](t=44.37、40.32、21.43,P<0.05)。利用巴弗洛霉素下调M2自噬后,瘤体质量、体积和微血管密度有所回升[(1.02±0.07)g、(1.37±0.02)cm^(3)、21.06±1.41](t=4.67、13.79、6.23,P<0.05)。与阴性对照组相比,自噬未激活的M2能够抑制Livin和Survivin在瘤体组织中的表达(t=2.64、7.90,P<0.05);RAP激活M2自噬后,可进一步下调上述蛋白的表达(t=5.43、9.39,P<0.05)。利用巴弗洛霉素下调M2自噬后,Livin、Survivin表达量均有所回升(t=2.80、3.17,P<0.05)。结论利用RAP激活M2自噬,可抑制M2促进肿瘤微血管形成的能力,从而抑制移植瘤生长;同时,通过下调大肠癌移植瘤中抗凋亡基因Livin与Survivin的表达,诱导大肠癌移植瘤放疗后凋亡的发生,提高大肠癌的放射敏感性。

放射性皮肤纤维化的研究进展

放射性皮肤纤维化是电离辐射作用于皮肤组织后的晚期效应,是放射性核事故和肿瘤放疗等之后常见的晚期并发症,严重影响患者的生活质量。放射性皮肤纤维化表现为皮肤外观的改变、皮肤弹性消失与挛缩、皮肤坚硬难以捏起折痕,可伴发毛细血管扩张、疼痛与瘙痒,部分患者甚至会发生进展性的纤维化,反复出现皮肤感染。目前关于放射性皮肤纤维化的发生机制尚不完全清楚,也缺乏针对性的救治手段及有效治疗药物。因此,深入探索电离辐射所致放射性皮肤纤维化的机制,寻找更有效的防治手段显得尤为重要。笔者就放射性皮肤纤维化的影响因素、临床表现、发生机制及其治疗方法等进行综述,并对其发展进行展望,旨在为放射性皮肤纤维化的研究提供参考。

空间飞行对药物代谢的影响综述

空间飞行期间,失重环境、电离辐射等因素会影响航天员循环系统、骨骼肌肉系统、消化系统、免疫系统等多系统及器官、组织功能,航天员可能出现空间运动病、睡眠质量降低、头痛等需要药物干预的病理状态。综述了国内外关于空间药物学的研究进展,介绍了空间飞行对药物代谢的影响。动物实验结果表明,参与药物代谢的细胞色素酶部分亚型在飞行后呈现高表达。以安替比林及对乙酰氨基酚为标志药物对航夭员的药物代谢进行监测,结果发现,空间飞行延长了血药浓度到达峰值的时间,即降低了药物的吸收速率。通过对空间药物学的研究总结,以期为我国长期载人飞行任务中航天员的用药安全提供参考。

急性高氡暴露对小鼠生物效应的研究

目的研究急性高氡暴露对小鼠的生物效应。方法将6~8周龄BALB/c雄性小鼠一次性暴露于平均氡浓度7×10^(5) Bq/m^(3)的HD-3型生态氡室中10 h,分别在其暴露后1、2、3个月时称重并收集小鼠肺组织与血液样本,每个时间点均设置相应的对照组,每组4只。使用苏木精-伊红(HE)染色法观察小鼠肺组织病理、血液分析仪检测血常规、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)检测试剂盒分别测量血清与肺组织SOD与MDA含量。结果HE染色结果表明,实验组较对照组出现肺泡壁增厚与粒细胞浸润增多,但其程度随时间逐渐降低,且在3个月时未观察到明显差异。实验组与对照组的体重及血常规各指标无明显改变。SOD含量检测显示,氡暴露后2个月,肺组织SOD含量下降[对照组(11.34±1.03)U/mgprot,实验组(9.75±0.71)U/mgprot,t=2.54,P<0.05]。MDA含量检测显示,氡暴露后1个月,肺组织MDA含量增加[对照组(2.30±0.24)nmol/mgprot,实验组(2.77±0.29)nmol/mgprot,t=2.49,P<0.05]。氡暴露后3个月,实验组与对照组SOD与MDA含量无明显差异(P>0.05)。结论小鼠急性高氡暴露后,肺组织出现一定程度的损伤并且可以检测到氧化应激指标的变化。但在暴露后3个月内,损伤逐渐被修复,氧化应激指标也恢复正常。此外,急性高氡暴露未引起小鼠体重和血常规的明显改变。

一起介入手术过量照射事件中术者关键组织器官吸收剂量和有效剂量的蒙特卡罗估算

目的 使用蒙特卡罗方法对一起介入手术过量照射事件中两名术者的组织器官剂量和有效剂量进行估算。方法 基于国际放射防护委员会(ICRP)145号报告的成人网格型参考计算体模(MRCPs)和体模变形技术构建术者模型和前期工作中构建的患者模型,根据现场设备和照射条件构建实际照射场景模型,使用蒙特卡罗模拟方法评估术者眼晶状体、甲状腺等关键组织和器官的吸收剂量和全身有效剂量。结果 在本次事件特定曝光条件下,两名术者主要器官的最大吸收剂量均产生在左眼晶状体,分别为1.216和0.223 mGy,甲状腺吸收剂量分别为0.074和0.019 mGy,两术者有效剂量分别为0.088和0.021 mSv。穿戴铅衣和铅围脖时两术者有效剂量降低率分别为67.16%和78.79%。结论 结合蒙特卡罗方法和人体曲面模型可较高程度还原某一特定照射场景,用于估算受照人员的物理剂量。

基于随机森林的电离辐射诱导DNA双链断裂分类模型的构建与应用

目的构建预测电离辐射诱导DNA双链断裂(DSB)水平的随机森林分类模型,初步研究DSB在基因组中的分布规律。方法将GRCh38参考基因组分为50 kb的片段,根据MCF-7细胞的测序数据把片段分为电离辐射诱导的DSB低水平和高水平区域,以8种表观遗传学特征作为输入,随机将数据集的2/3列为训练集,1/3列为测试集,构建含100棵决策树的随机森林分类模型。分析分类模型中表观遗传学的特征重要性,展示这些标记在不同DSB水平区域的富集差异。结果随机森林分类模型在测试集上预测的准确率为99.4%,精准率为98.9%,召回率为99.9%,受试者操作特征曲线下面积为0.994。8个特征中H3K36me3和DNase标记的重要性最高,富集分析表明DSB高水平区域的这两类标记明显高于DSB低水平区域。结论以表观遗传学数据作为特征输入,随机森林分类模型可在50 kb基因组区域上准确预测电离辐射诱导的DSB水平,分析表明这些DSB可能主要分布在基因组中转录活跃的部位。

15 MV医用直线加速器光中子蒙特卡罗模拟

目的研究高能医用直线加速器运行过程中因光核反应所形成的光中子辐射场。方法利用蒙特卡罗(MC)程序模拟Clinic 2300CD型医用电子加速器15 MV X射线模式下光中子污染,掌握机头内不同位置光中子能谱和不同照射野下等中心处中子周围剂量当量变化,分析光中子在等中心平面内剂量分布和水模体中剂量衰减。结果准直器关闭时,加速器机头内靶、主准直器、均整器和多叶准直器下表面的光中子平均能量分别为1.08、1.20、0.35、0.30 MeV;等中心处中子周围剂量当量随着照射野的增大先增大后减少,在30 cm×30 cm照射野下达到最大;随着测点在水模体中的深度增加,中子通量先增加后减小,而中子剂量却在逐渐减小;不同照射野下,光中子剂量率在水模体深度20 cm处,基本都接近本底。结论探究高能医用直线加速器机头光中子谱和剂量分布特点,以及光中子在水模体内剂量沉积规律,能为进一步研究高能医用直线加速器光中子污染对患者产生的附加剂量提供支持。

基于肝微组织考察何首乌主要单体潜在肝毒性

该研究旨在建立大鼠原代肝微组织评价体系,并首次采用该体系评价何首乌中主要单体肝毒性作用。实验通过二步原位灌注法对大鼠原代肝实质细胞进行分离纯化,并利用肝实质细胞制备肝细胞微组织,最终采用超低吸附板及倒模法完成体外肝毒性评价体系的搭建。体系建立后,选取何首乌中主要单体成分大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷、大黄素甲醚、大黄酸、大黄素及大黄素型单蒽酮,进行体外肝毒性评价。结果显示,大鼠肝原代细胞采用低吸附板法与模具灌注法可形成肝微组织,并具备较好的肝结构及功能,可用于待测药物长期给药后的肝毒性评价。应用该体系进行实验,结果发现何首乌中的5个待测单体均能明显影响大鼠原代肝微组织的增殖,并且呈现剂量-时间依赖关系,肝毒性作用大小依次为:大黄素型单蒽酮>大黄酸>大黄素>大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷>大黄素甲醚。实验结果进一步提示,大黄素型单蒽酮及大黄酸单体的原型可能为潜在的肝毒性成分,而大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷和大黄素甲醚的代谢产物更具毒性风险。该研究表明,大鼠原代肝细胞微组织模型体系可实现体外细胞长期给药,与长期服用何首乌后导致肝损伤的临床特点相符合,同时实验结果为何首乌的临床应用及毒性成分研究提供了重要参考。

偶联阿霉素^(10)B_(4)C纳米颗粒的制备及其在联合硼中子俘获治疗/化疗中的应用

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)是一种二元靶向肿瘤治疗方法,研发新型多功能硼药是提高BNCT疗效的关键.本研究通过对^(10)B_(4)C纳米颗粒进行表面化学修饰制备了一种新型多功能纳米硼药.首先在^(10)B_(4)C纳米颗粒表面接枝超支化聚丙三醇(PG),然后通过pH敏感的腙键偶联阿霉素(DOX),得到纳米硼药^(10)B_(4)C-PG-DOX.PG层的高亲水性使^(10)B_(4)C-PG-DOX在水溶液中具有良好的分散性和稳定性;而DOX单元的引入使^(10)B_(4)C-PG-DOX带有正电荷并赋予纳米颗粒一定的亲脂性,从而更容易被肿瘤细胞内吞.当^(10)B_(4)C-PG-DOX的浓度为10μg^(10)B/mL时,平均每个4T1小鼠乳腺癌细胞中^(10)B原子数高达(4.92±0.36)×10^(11)个.^(10)B_(4)C-PG-DOX进入4T1细胞后,主要分布在溶酶体中,而溶酶体的酸性环境有利于腙键断裂并释放DOX,从而对细胞产生化疗效应.结合加速器热中子照射,^(10)B_(4)C-PG-DOX对4T1细胞展现出良好的BNCT/化学联合治疗效果.因此,^(10)B_(4)C-PG-DOX是一种具有潜在应用价值的多功能纳米硼药.

药品包装及生产组件相容性研究中硅元素的毒性评述

硅是药包材和含硅生产组件常监控的浸提沥滤物元素之一。在药包材相容性研究中,药物尤其是药液与含硅包装系统(如玻璃、硅胶)之间存在相互作用,近年来国家药监局药品审评中心也要求研究药液中硅元素的含量以预测玻璃内表面脱片趋势,因此硅在药品包装中的安全使用亟待评估,相关毒性阈值也受到关注。口服途径方面,无机硅例如二氧化硅、有机硅例如硅胶管/硅油的主要成分聚二甲基硅氧烷(PDMS)的毒性均较低;吸入途径方面,二氧化硅可能会引起硅肺病甚至肺癌;注射给药途径下,二氧化硅或玻璃、硅油/硅胶管聚合物寡聚体的毒性与它们的形态或聚合度有关。总的来说,有机硅的分子量决定了其毒性特征与强度:比如大分子聚合物PDMS的腹腔或皮下注射未发现明显毒性,但PDMS无法降解和排泄;然而,PDMS静脉注射途径下可致死,小分子二甲基硅氧烷也会有高毒及致死剂量。基于多个毒理学数据,推导获得无机硅和有机硅最保守情况下的毒理学阈值(允许日暴露量,PDE)分别为93和100μg·d^(-1)。根据文献,推算不同形式的硅元素不同给药途径下的PDE值供药企和监管机构参考。