唾液腺辐射损伤发生分子机制与预防的研究

【摘要】：目的：颌面部恶性肿瘤患者放射治疗后常常发生口干症，放射性唾液腺损伤的发生机制尚不完全清楚，放疗后唾液腺功能障碍的预防和治疗方法仍然不理想，大部分是针对症状姑息性的治疗，短期缓解口干的症状。水通道蛋白(aquaporin, AQP)对水分子的跨膜转运起着非常重要的作用。为揭示放射性唾液腺损伤发生的分子机制，探讨中医中药对放射性组织损伤的防护作用，寻找放射性口干症的防护药物并应用临床，本文研究了大鼠颌下腺AQPs的表达分布，观察了X射线活体局部照射后大鼠颌下腺形态、功能、AQP5mRNA和蛋白质表达水平的变化，照射后大鼠颌下腺细胞增殖和细胞凋亡的变化，观察了复方丹参注射液对照射后大鼠颌下腺功能和AQP5 mRNA和蛋白质表达水平的影响。 方法：采用RT-PCR方法检测了AQP1-9 mRNA在正常大鼠颌下腺的表达分布，原位杂交方法检测了AQP5mRNA的表达部位，免疫组化方法观察了AQP1和AQP5蛋白质的表达部位。 一次性15Gy X射线局部照射大鼠唾液腺区，对照组大鼠只麻醉但不照射。PE10插管法收集大鼠颌下腺唾液。观察了照射后大鼠体重的变化，照射后3天和30天大鼠颌下腺重量、颌下腺唾液流率、蛋白质含量、蛋白质分泌速率和唾液渗透压的变化。HE染色观察了照射后大鼠颌下腺形态的变化。采用RT-PCR方法和原位杂交方法检测了照射后AQP5 mRNA表达水平的变化，采用Western blot和免疫组化方法检测了AQP5蛋白质表达水平的变化。 采用BrdU免疫组化和原位末端标记法(TUNEL法) 观察了照射后10h，1d，3d，6d，10d，15d， 20d，30d大鼠颌下腺细胞增殖和凋亡的变化。 丹参防护实验分为对照盐水组、对照丹参组、照射盐水组和照射丹参组。照射丹参组和对照丹参组，从照射前1天起，每天经腹腔注射复方丹参注射液0.5ml，连续给药30天，照射盐水组和对照盐水组给予等体积的生理盐水。观察了照射后大鼠体重的变化，照射后3天和30天大鼠颌下腺重量、颌下 WP=109 腺唾液流率、蛋白质含量和唾液渗透压的变化。采用RT-PCR方法和原位杂交方法检测了颌下腺AQP5 mRNA表达水平的变化，采用Western blot和免疫组化方法检测了颌下腺AQP5蛋白质表达水平的变化。 结果：正常大鼠颌下腺主要有AQP5、AQP8和AQP1mRNA表达，以AQP5、AQP8表达最强，AQP2、AQP3、AQP4、AQP6、AQP7、AQP9mRNA表达丰度很低或没有表达。AQP5mRNA位于腺小叶腺泡细胞胞浆内，而腺泡细胞核、导管细胞、小叶间质分隔没有表达。免疫组化结果显示AQP5位于腺泡细胞的顶膜和腺泡细胞之间的分泌小管，而腺泡细胞的基底膜、细胞浆、细胞核、导管细胞及小叶间质没有表达。在红细胞、大鼠颌下腺毛细血管和小血管内皮等发现AQP1表达，而腺泡细胞和导管细胞完全没有表达。 照射后大鼠体重暂时性降低，第9天开始同对照组一样增长，但低于对照组，而且一直到照射后30天也没有达到对照组水平。照射后3天和30天，照射组大鼠体重分别低于对照组12.7%(P0.01)和24.0%(P0.05)，颌下腺重量低于对照组(分别是对照组的75.3±4.4%,P0.01和83.4±5.8%,P0.05)，颌下腺唾液流率降低(分别是对照组的58.5±8.5%,P0.01和56.2±4.3%,P0.01)，每克颌下腺唾液流率降低(分别是对照组的67.8±5.7%,P0.01和61.6±6.3?%,P0.01)。唾液蛋白质含量分别高于对照组84.4?%(P0.05)和38.2?%(P0.05)，唾液渗透压分别高于对照组25.1?%(P0.05)和18.6?%(P0.05)，唾液蛋白质分泌速率没有明显变化(P.05)。 HE染色显示照射后3天，腺泡细胞及浆液性颗粒曲管（CGT）细胞退行性变明显，腺泡细胞的空泡数量明显增多，颗粒曲管细胞顶端出现空泡，颗粒明显减少，甚至消失。纹管细胞顶端偶见空泡，但大多数没有明显变化，腺体局部退行性变明显，大部分腺体仍保持正常形态，无明显炎症细胞。腺泡细胞染色加深。照射后30天，腺泡细胞的空泡性变和颗粒曲管细胞颗粒明显恢复，间质水肿，腺泡及导管细胞萎缩，可见核异形性及凋亡细胞核固缩，间质偶见炎症细胞。 RT-PCR和Western blot结果分析表明，照射后AQP5mRNA和蛋白质表达都明显减弱，照射后30天(分别是对照组的48.4±9.3%和44.0±1.6%,?P??0.01)比照射后3天(分别是对照组的62.7±5.3%和60.0±9.2%,?P??0.01)减弱明显。原位杂交和免疫组化结果表明照射后阳性标记细胞类型和部位没有变化，整个颌下腺实质阳性染色强度均减弱。 BrdU免疫组化染色阳性细胞细胞核呈篮色，颌下腺平均每高倍视野可见(32.6±11.2)个阳性细胞，阳性细胞主要分布在闰管和颗粒曲管。照射后除闰管细胞和颗粒曲管细胞外，腺泡细胞也发现阳性细胞。TUNEL法染色阳性物质呈蓝色位于细胞核内，对照组大鼠颌下腺平均每高倍视野可见(40.8±10.0)个阳性细胞，主要发生在导管细胞，尤其分泌管细胞和排泄管细胞， WP=110 照射后除导管细胞外，腺泡细胞呈现局灶性多数细胞凋亡，但凋亡细胞占颌下腺总细胞数的比例小。 对照盐水组和对照丹参组大鼠体重、颌下腺重量、唾液流率、唾液蛋白质含量和渗透压、AQP5mRNA和蛋白质表达水平均无显著性差异(P0.05)。照射后，两个对照组大鼠体重均持续增长，而照射盐水组大鼠体重暂时性降低，一直持续至照射后第9天，然后开始同对照组一样增