不同剂量辐射对小鼠造血干/祖细胞的慢性损伤

摘要

[背景]电离辐射(IR)引起的造血系统慢性损伤常被忽略,该损伤的本质原因是造血干/祖细胞(HSPCs)的损害。[目的]探究不同辐射剂量与同一辐射剂量不同辐射方式IR对小鼠骨髓内HSPCs的长期影响,为减少IR导致的造血系统慢性损伤提供科学依据。[方法]将16只8~10周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为4组。各组小鼠接受不同剂量和不同方式的X射线全身辐射,分别为1.5 Gy连续4次(1.5 Gy×4)辐射组(n=5)、3 Gy辐射组(n=4)、6 Gy辐射组(n=4)和未辐射组(n=3)。辐射后2个月,收集各组小鼠骨髓细胞并计数,通过体外克隆形成实验(CAFC)分析骨髓细胞的克隆形成能力,通过流式细胞术分析HSPCs的细胞比例,通过增殖细胞核抗原-67(Ki-67)和7-氨基放线菌素D(7-AAD)双染色分析HSPCs的细胞周期,通过2,7-二氯二氢荧光素二乙酸酯(DCFDA)探针分析HSPCs的活性氧(ROS)水平,通过5-十二酰氨基荧光素-二-β-D-吡喃半乳糖苷(C12FDG)探针分析HSPCs的细胞老化情况,通过实时荧光定量PCR检测P16、P19、P21和P27等老化相关基因的表达差异。[结果]不同剂量和不同方式辐射小鼠后2个月,小鼠骨髓细胞数无明显变化(均P>0.05);3 Gy和6 Gy辐射后骨髓细胞的体外克隆形成能力较未辐射组下降(P0.05),造血祖细胞(HPCs)、造血干细胞(HSCs)、短时程造血干细胞(ST-HSCs)和多能造血祖细胞群2(MPP2)细胞比例升高(均P0.05);HPCs、LSK和HSCs细胞经辐射暴露后老化细胞比例均增加(均P<0.05),且1.5 Gy×4和6 Gy辐射后HSCs内P16、P19、P21和P27等老化相关基因表达量较未辐射组升高(均P<0.05)。[结论]骨髓内HSPCs对不同剂量和不同方式的IR反应不一致。ROS累积和细胞老化可能参与了IR导致的HSPCs损伤过程。