清除衰老细胞对放射性肺纤维化治疗作用研究

人体受到核事故辐射以及临床上接受放射治疗后,可引起肺组织损伤,导致放射性肺炎和肺纤维化。根据判断终点及影响因素的不同,放射性肺纤维化发病率报道的波动范围很大,可以从1%至43%。放射性肺纤维化发病机制尚未阐明,预后很差,目前临床上尚缺乏特异有效的治疗药物。因此,阐明放射性肺纤维的发病机制对临床疾病的治疗和药物的开发具有重要的意义。放射性肺纤维化是放射性肺损伤的晚期改变,可以导致患者呼吸困难甚至严重的呼吸功能不全,其发病机制复杂,患者预后差。目前临床上缺乏明确的早期诊断和有效的治疗方法。因此对放射性肺纤维化机制的研究及防治药物的研发一直是临床亟需解决的问题,也是当前的研究热点。ABT-263作为近年来应用于临床治疗肿瘤的药物,近期发现具有清除衰老细胞、改善造血干细胞辐射损伤的作用。我们课题组预实验发现ABT-263能够延长放射性肺纤维化小鼠的生存时间;减轻肺纤维化病变。本研究将在前期研究的基础上利用局部辐射诱导的肺纤维化小鼠模型,确认ABT-263对衰老AEC Ⅱ的清除作用以及对放射性肺纤维化的治疗作用并探讨其机制。第一部分肺细胞衰老在放射性肺纤维化发生过程中的作用研究建立放射性纤维化模型小鼠,观察模型小鼠不同时期肺组织中Ⅱ型肺上皮细胞(airway epithelial cell type Ⅱ,AEC Ⅱ)衰老细胞的比例和功能,以及模型小鼠肺组织衰老相关细胞因子基因表达,阐明AEC Ⅱ衰老与放射性肺纤维化的关系。健康雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组(Control组)和照射组(IR组),照射组小鼠接受17 Gy右侧胸部局部照射。受照4、8、12、16、23周后取材,检测不同时间点脏器指数的变化,观察受照小鼠皮毛的变化。观察小鼠肺组织结构的变化、胶原形成和β-半乳糖苷酶表达。免疫荧光检测其Pro-SPC和P16的表达。基因PCR芯片技术检测肺组织纤维化相关基因的表达。外周血计数、HSC/HPC、CFU-GM和T细胞增殖实验检测受照不同时间点造血免疫系统功能损伤的变化。研究显示,17Gy右肺局部照射可以诱导肺纤维化的发生发展;小鼠右肺局部照射可显著增加受照肺组织AECⅡ细胞中β-Gal染色及P16阳性细胞的数量和分布;小鼠右肺局部照射可升高肺组织纤维化相关基因的表达,炎症相关因子第8周明显,纤维化相关因子第23周明显;Tgfbeta第16周达到峰值;Bcl2表达不断升高,于第23周达到最高;肺局部照射对小鼠造血免疫具有一定的损伤作用。结果提示衰老细胞可能成为防治放射性肺纤维化的靶点。第二部分ABT263清除衰老的AEC Ⅱ对放射性肺纤维化的治疗作用机制研究本研究为确认ABT-263对衰老AEC Ⅱ的清除作用以及对放射性肺纤维化的治疗作用并探讨其机制,将72只健康雄性C57BL/6小鼠分为对照组(Control组)、给药组(ABT组)、照射组(IR组)和治疗组(IR+ABT组)。小鼠接受17Gy右侧胸部X射线照射,于第16周开始灌胃给予ABT-263 50mg/kg,每疗程给药5天,停药2周,给药2个疗程后进行观察。停药后观察小鼠生存率变化。两个疗程治疗后CT检查小鼠肺实质的损伤情况。免疫组化法观察小鼠肺组织结构的变化、胶原生成和β-半乳糖苷酶表达。免疫荧光检测肺组织中肺表面活性前体蛋白C和P16的表达。基因PCR芯片技术检测肺组织纤维化相关基因的表达。外周血计数、骨髓造血干细胞和造血祖细胞分型检测、骨髓细胞集落形成能力测定和T细胞增殖实验检测受照小鼠造血免疫系统功能的变化。我们的工作首次开展了 ABT263对放射性肺纤维化的实验治疗作用研究,研究发现ABT263单独使用可降低放射性肺纤维化小鼠的死亡率;减轻肺纤维化病变程度;对局部照射引起的造血免疫细胞功能损伤有一定的改善作用。进一步研究发现,ABT263能够降低Ⅱ型肺上皮细胞衰老比例,减少肺纤维化相关通路蛋白表达,抑制Bcl-2表达。本研究结果提示ABT-263可能通过抑制Bcl-2清除衰老细胞对放射性肺纤维化起到治疗和缓解作用。本项结果为研发治疗放射性肺纤维化的药物及新的干预措施提供新的思路。