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针灸对环磷酰胺小鼠骨髓细胞DNA修复相关机制的动态研究

作　者: 路玫
导　师: 孙国杰
学　校: 湖北中医学院
专　业: 针灸
关键词: 针灸 CTX 骨髓抑制 细胞周期 DNA修复
分类号: R245
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


研究目的:化疗是现代癌症治疗的三大方法之一。由于多数化疗药物的作用靶点是细胞的DNA,其特异性不高,因此,在杀伤肿瘤细胞的同时,也破坏了机体的正常细胞（尤其是对增殖活跃的骨髓造血干细胞损伤明显）。受损伤的细胞DNA主要通过修复和凋亡,来保护其正常的生理功能和稳定的遗传性状。当细胞损伤严重时,细胞趋向凋亡;在损伤较轻时,细胞周期受阻、停滞,DNA修复系统启动。完成修复后,继续进入细胞周期。由于骨髓是造血组织,一旦细胞周期受到干扰,就会产生骨髓抑制,造血功能低下,发生外周血白细胞减少,机体免疫功能降低,导致化疗失败或因感染死亡。在这个过程中,参与DNA修复的相关酶类和蛋白不仅与修复关系密切,而且通过作用于细胞周期进而影响骨髓的抑制程度。广谱抗肿瘤药物环磷酰胺（Cyclophosphamide,CTX）属潜伏氮芥类烷化剂,同时又是一种免疫抑制剂。它能够广泛的和细胞大分子物质发生作用,诱导多种分子DNA的损伤,细胞嘌呤会发生N位-甲基化或0位-甲基化（诱导67%的磷酸单基团,33%的N-7鸟嘌呤基团）,同时也损伤了DNA分子互补链的交联和连接蛋白。DNA的任何损伤均有发挥决定性作用的MGMT首先进行直接快速修复,同时,核苷酸切除修复和碱基切除修复在DNA分子（加合物）修复中也扮演着重要的角色。针灸改善化疗后机体造血和免疫功能的疗效及安全性虽然已得到公认,但其机理研究还非常薄弱,尤其对微观领域的机理探讨更是鲜见报道。我们根据化疗药物致骨髓损伤机制和细胞DNA修复研究进展并结合近20年来的研究工作基础,提出“促进骨髓造血细胞DNA修复,是针灸改善骨髓抑制、保护机体造血功能的关键”之假说。并以CTX损伤骨髓造血细胞DNA的主要位点为切入点,围绕DNA损伤修复的关键途径,通过观察针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA修复蛋白表达的动态影响以及细胞周期的变化,并对其之间的相关性及变化规律进行分析,从而揭示针灸减轻化疗不良反应,保护骨髓造血细胞,改善骨髓抑制新的分子生物学机制,也为针灸治疗病理性造血损伤相关疾病提供实验室依据。此外,通过比较分析,探讨针法与灸法在改善骨髓抑制中的作用环节差异。研究方法:分组:选用清洁级,雄性昆明种（KM）小鼠224只,体重22±2g。称量各小鼠体重后,根据体重将小鼠随机分到正常组、模型组、针刺组、艾灸组,即每组56只（8只/天×7天）×4组=224。模型复制:依据《新药（西药）临床前研究指导原则汇编》的造模方法,用环磷酰胺建立骨髓抑制小鼠模型。腹腔注射CTX100mg/kg/d（按照小鼠体重0.02ml/g用药量,腹腔注射浓度为5mg/ml的CTX溶液）,后分别在24h、48h再行CTX注射,即连续3d,停药后4h模型即成（依据CTX药代动力学过程,4小时后药物活性消失）。正常组小鼠按照0.02ml/g用药量,注入0.9%注射生理盐水。穴位选取及治疗:小鼠穴位定位参考《中国兽医针灸学》,并模拟大鼠穴位定位法“大椎”位于第七颈椎与第一胸椎间,背部正中;“膈俞”位于第七胸椎下两旁,左右各一穴;“肾俞”在第二腰椎下两旁肋间,左右各一穴;“足三里”位于小鼠后肢膝关节后外侧,腓骨小头下约5mm处,左右各一穴。针刺组:按照造模时间的先后顺序,在造模完成后4h进行针刺,各组小鼠配对同时进行。选用华佗牌美容毫针,采用管式进针法直刺,进针深度为3mm,行捻转补法5次,留针10min。每日1次,连续7天。艾灸组:按照造模时间的先后顺序,在造模完成后4h进行艾灸,各组配对同时进行。用美容细艾条点燃后,在距离穴位皮肤5mm处悬灸3 min。每日1次,连续7天。正常组:每日陪同针刺组、艾灸组抓取、固定,不做任何治疗。模型组:每日陪同针刺组、艾灸组抓取、固定,不做任何治疗。观察指标及方法:①从小鼠注射CTX之前一直到CTX造模后,每天早上取血检测白细胞计数。方法是依次将4组小鼠割尾取血10μl/只,分别依次滴入390μl 3%冰乙酸稀释液的试管中,以备检测外周血白细胞计数。连续10天（造模3天,停药后7天）。②从造模后第2天开始,每天针刺、艾灸4 h后,取骨髓细胞制备成细胞悬液以测定骨髓细胞DNA含量以及各细胞周期百分率。方法是从各组小鼠中以随机法选取8只小鼠脱颈处死,取一侧的肱骨和股骨在超净工作台上,除净肌肉和结缔组织,经0.9%生理盐水冲洗——75%乙醇中浸泡2min——再用0.9%生理盐水中冲洗后,用无菌眼科小剪子上端剪口,用5ml注射器抽取3.6ml 0.9%生理盐水注入股骨骨髓腔,反复2～3遍冲洗其全部有核细胞,离散成单个细胞悬液,注入冻存管内密封好,再放入-80℃低温冰箱保存,以备用流氏细胞仪测定骨髓细胞DNA含量和各细胞周期骨髓细胞百分率,连续7天。③从造模后第2天开始,每天针刺、艾灸后4 h,取骨髓测定骨髓细胞Cyclin D1、MGMT、POLβ、XPD蛋白的表达。方法是取另一侧的肱骨和股骨骨髓,10%福尔马林固定标本,石蜡包埋,4μm厚切片。用免疫组化法观察骨髓各系干细胞Cyclin D1、MGMT、POLβ、XPD蛋白表达,连续7天。统计分析:数据分析采用SPSS13.0 for Windows统计分析软件。计量资料数据以均数（（?））标准差（s）表示,各组间比较采用方差齐性检验,方差齐则采用单因素方差分析,方差不齐,先校正方差,再进行方差分析,检验标准取α=0.05。不服从正态分布者,采用非参数检验。结果:1.造模后CTX小鼠外周血白细胞计数的动态变化第1天,造模前各组基础白细胞计数差别不显著（P＞0.05）。说明各组小鼠来自同一整体,白细胞计数分布均衡,可用于试验。第2天、第3天小鼠注射CTX后外周血白细胞逐渐下降,与正常组比模型组、针刺组、艾灸组白细胞均降低,有显著性差异（P＜0.05）;与模型组比针刺组、艾灸组白细胞无显著性差异（P＞0.05）。表明化疗药物CTX抑制骨髓造血功能,损伤造血细胞的毒副作用是非常明显的。2.针灸对CTX小鼠外周血白细胞计数动态变化的影响:与模型组比,针刺组和艾灸组可使CTX小鼠白细胞提前1天回升并提前1天超过基础水平。尤其在第4-7天针刺组、艾灸组白细胞均明显升高,表明针灸确有减轻CTX小鼠骨髓抑制,提升白细胞的作用。针刺与艾灸两种方法比较无显著差异。3.针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA含量动态变化的影响研究结果显示,G1期与G2期的DNA含量总体变化趋势相同。CTX化疗后,与正常组比针刺组、艾灸组、模型组G1期和G2期DNA含量减少,说明CTX致造血系统受损。与模型组比,针刺组、艾灸组至第4天已高于模型组,第5天已有显著性差异。表明针刺和艾灸能够增加骨髓细胞DNA含量,促进骨髓细胞的分裂增殖。针刺发挥作用在时间上早于艾灸,在疗效上艾灸组虽优于针刺组,但无显著性差异。4.针灸对CTX小鼠细胞周期动态变化的影响4.1针灸对CTX小鼠G1期动态变化的影响:针刺组、艾灸组第2-7天G1期骨髓细胞百分率始终低于模型组,提示针灸可以减轻G1期阻滞,降低G1/S期检测点的功能,使处于G1期阻留状态的部分细胞及时得到修复,促进骨髓细胞通过G1/S期检测点以进入S期进行DNA合成,继续分裂进行周期循环。4.2针灸对CTX小鼠S期动态变化的影响:针刺组、艾灸组第2-7天S期骨髓细胞百分率始终高于模型组,且第2、3、4有显著差异,提示针刺和艾灸可以减轻化疗对细胞DNA的损伤,促进骨髓细胞DNA的修复和合成。4.3针灸对CTX小鼠G2期动态变化的影响:针刺组、艾灸组第2-7天G2期骨髓细胞百分率始终高于模型组,且针刺组第2、3有显著差异,艾灸组第2、4、5天有显著差异。表明CTX小鼠的骨髓细胞被阻滞在G2期,由于G2期也是细胞在染色体分离前对DNA损伤的修复期,G2期细胞增多,为DNA损伤修复争取了机会。针刺和艾灸可以加强G2/M期检测点的功能,促进骨髓细胞修复,加速其进入M期分裂增殖。针刺组发挥作用在时间上早于艾灸组,在疗效上艾灸组虽优于针刺组,但无显著差异。5.针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA修复蛋白表达动态变化的影响5.1针灸对CTX小鼠骨髓细胞Cyclin D1蛋白表达动态变化的影响:CTX造模后小鼠骨髓细胞中细胞周期调控因子Cyclin D1表达降低,影响了细胞周期各期之间的顺序转换,尤其是G1/S的转换,抑制了细胞从G1期进入S期,使DNA合成减少。从第2天开始,针刺组、艾灸组均高于正常组和模型组,至第4天升至最高,与正常组和模型组比有显著差异（p＜0.05）;在升至最高点的平均时程上,针刺组、艾灸组比模型组提前一天。Cyclin D1蛋白表达的升高与S期的细胞增殖时程相一致。第5天后虽然针刺组和艾灸组Cyclin D1表达逐渐下降,但仍显著高于正常组和模型组,呈周期性波动。表明针刺和艾灸可以上调Cyclin D1蛋白表达,并有周期性变化。5.2针灸对CTX化疗小鼠骨髓细胞MGMT蛋白表达动态变化的影响:针刺组从第3天明显高于模型组,也高于艾灸组但无显著差异（P＞0.05）;艾灸组第2天明显高于模型组（p＜0.05）,针刺组、艾灸组分别于第5、6天升至最高;模型组虽然从第4天呈升高趋势,但均低于针刺组、艾灸组,且升至最高值仍低于针刺组、艾灸组。第7天各组MGMT蛋白的表达量逐渐回落,但针刺组、艾灸组仍高于模型组。针刺组与艾灸组比较无显著性差异。表明针刺和艾灸均可以上调MGMT蛋白表达。5.3针灸对CTX小鼠骨髓细胞POLβ蛋白表达动态变化的影响:从第2天开始针刺组、艾灸组、模型组均升高,针刺组、艾灸组第3天明显高于模型组和正常组（p＜0.05）,至第4天升至最高,第5天逐渐回落,但仍显著高于模型组（p＜0.05）。模型组虽然从第2天呈升高趋势,但均明显低于针刺组、艾灸组,至第7天升至相对高点,与针刺组、艾灸组比无显著差异。在升至最高点的平均时程上,针刺组、艾灸组比模型组提前3天,回落的水平也较模型组慢。针刺看似优于艾灸,但无显著差异（P＞0.05）。表明针刺和艾灸均可以显著上调POLβ蛋白表达。5.4针灸对CTX小鼠骨髓细胞XPD蛋白表达动态变化的影响:从治疗后第3天开始,针刺组、艾灸组、模型组均逐渐升高,针刺组第3—5天明显高于模型组和正常组（p＜0.05）,艾灸组第第3—7天均明显高于模型组和正常组（p＜0.05）,2组均在第5天升至最高,第6天逐渐回落,但仍显著高于模型组（p＜0.05）。模型组至第4天有所升高,但明显低于针刺组和艾灸组。针刺看似优于艾灸,但无显著差异（P＞0.05）。表明针刺和艾灸均可以显著上调XPD蛋白表达。结论:1.针刺和艾灸改善CTX小鼠化疗后骨髓抑制,升高白细胞的效果确切,其作用随着治疗次数的增多而增强;外周血白细胞的变化与针灸上调骨髓细胞DNA修复蛋白的表达、加速细胞周期的进程,促进DNA合成和细胞增殖密切相关。2.针刺和艾灸均可以升高CTX小鼠G2期与G1期骨髓细胞的DNA含量,提高骨髓细胞的增殖水平。针刺与艾灸比较无显著性差异。3.针刺和艾灸可以促进骨髓细胞G1期通过G1/S期检测点以进入S期进行DNA合成,继续分裂进行周期循环。针刺与艾灸比较无显著性差异。4.针刺和艾灸具有促进CTX小鼠骨髓细胞的修复和分裂增殖的作用,从而可以减轻化疗药物对S期DNA的合成的影响,提高骨髓细胞分裂增殖水平。艾灸组作用虽然早于针刺组1天,但整体比较针刺与艾灸无显著性差异。5.CTX可以使大部分的细胞阻滞在G2期。针刺和艾灸可以利用细胞被阻滞的时机,尽快修复受损细胞DNA,促进骨髓细胞DNA在G2期得到修复和通过G2/M期检测点,进入M期进行细胞分裂,具有促进骨髓细胞的修复和分裂增殖的作用,艾灸优于针刺,但无显著性差异。6.针刺和艾灸可以上调CTX小鼠骨髓细胞周期素（Cyclin D1）的表达,加速CTX小鼠细胞周期的进程,尤其是G1/S的转换,提高细胞增殖水平,进而减轻化疗导致的骨髓抑制,增加骨髓细胞数量。第5天后各组Cyclin D1表达逐渐下降,符合周期性波动之规律。针刺组升高时程早于艾灸组1天且优于艾灸,第5-7天有显著差异。7.针刺和艾灸可以上调CTX小鼠骨髓细胞6-氧鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）的表达,促进对烷化剂CTX所致骨髓细胞DNA损伤进行直接快速修复,减轻骨髓抑制,提升白细胞。针刺组MGMT蛋白表达的上升趋势与白细胞变化趋势以及各细胞周期细胞百分率的变化相一致。针刺组与艾灸组比较无显著性差异。8.针刺和艾灸可以显著上调CTX小鼠骨髓细胞DNA聚合酶β（polβ）蛋白的表达,可快速完成对受损伤的骨髓细胞DNA进行碱基切除修复,对抗烷化剂CTX的细胞损伤作用,减轻骨髓抑制,提升白细胞数量。针刺组、艾灸组polβ蛋白表达变化与白细胞变化趋势以及各细胞周期细胞百分率的变化相一致。针刺看似优于艾灸,但无显著性差异。9.针刺和艾灸可以显著上调CTX小鼠骨髓细胞切除修复交叉互补基因（XPD）的蛋白表达,且维持较长时间。提示针灸可以在较长时间内发挥对受损细胞DNA互补链进行核苷酸切除修复,对抗烷化剂CTX造成的细胞毒性,减轻骨髓抑制、提升白细胞数量。针刺组、艾灸组XPD蛋白表达变化与白细胞变化趋势以及各细胞周期细胞百分率的变化相一致。针刺组升高时程早于艾灸组1天,且针刺优于艾灸,但无显著性差异。总之,研究结果表明,烷化剂CTX致使DNA修复蛋白MGMT、XPD、polβ的表达和细胞周期调控因子CyclinD1表达下调,细胞周期受阻,DNA含量减少,外周血白细胞下降。针刺和艾灸能明显上调CTX小鼠骨髓细胞DNA修复蛋白的表达,促进骨髓细胞NDA在G2期得到修复并通过G2/M期检测点,进入M期进行细胞分裂;而CyclinD1的增高又可调控G1期向S期的转化,加速细胞自G1期进入S期,从而利于DNA合成,保护骨髓细胞,使血细胞不断地成熟更新,释放到外周血中,提高白细胞数量。充分说明针灸加速CTX小鼠细胞周期的进程,促进骨髓细胞DNA的修复,保护造血细胞因化学药物引起的细胞损伤应该是针灸改善化疗后骨髓抑制,保护造血功能,提升白细胞的关键机制之一。

全文目录


中文摘要  7-13
英文摘要  13-23
英文缩略词表  23-25
前言  25-28
实验一 针灸对CTX小鼠外周血白细胞动态变化的影响  28-39
  引言  28
  材料与方法  28-31
    1 实验材料  28-29
      1.1 实验动物  28-29
      1.2 主要试剂  29
      1.3 主要仪器  29
    2 实验方法  29-31
      2.1 动物分组及模型复制  29-30
      2.2 固定小鼠方法  30
      2.3 取穴及治疗方法  30-31
      2.4 取材方法  31
      2.5 检测方法  31
    3 统计分析  31
  结果  31-34
    1 造模后CTX小鼠外周血白细胞计数动态变化  31-32
    2 针灸对CTX小鼠外周血白细胞计数动态变化的影响  32-34
  讨论  34-39
实验二 针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA含量、细胞周期动态变化的影响  39-53
  引言  39-40
  材料与方法  40-42
    1 实验材料  40-41
      1.1 实验动物  40
      1.2 主要试剂  40
      1.3 主要仪器  40-41
    2 实验方法  41-42
      2.1 动物分组及模型复制  41
      2.2 取穴及治疗方法  41
      2.3 取材方法  41
      2.4 检测与分析方法  41-42
        2.4.1 检测方法  41-42
        2.4.2 分析方法  42
    3 统计分析  42
  结果  42-50
    1 针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA含量动态变化的影响  42-45
      1.1 针灸对CTX小鼠骨髓细胞G_1期DNA含量动态变化的影响  42-44
      1.2 针灸对CTX小鼠骨髓细胞G_2期DNA含量动态变化的影响  44-45
    2 针灸对CTX小鼠骨髓细胞细胞周期动态变化的影响  45-50
      2.1 针灸对CTX小鼠骨髓细胞G_1期动态变化的影响  45-47
      2.2 针灸对CTX小鼠骨髓细胞S期动态变化的影响  47-49
      2.3 针灸对CTX小鼠骨髓细胞G_2期动态变化的影响  49-50
  讨论  50-53
实验三 针灸对CTX小鼠骨髓细胞细胞周期调节因子及DNA修复蛋白表达动态变化的影响  53-69
  引言  53-55
  材料与方法  55-57
    1 实验材料  55
      1.1 实验动物  55
      1.2 主要试剂  55
      1.3 主要仪器  55
    2 实验方法  55-57
      2.1 动物分组及模型复制  55-56
      2.2 取穴及治疗方法  56
      2.3 取材方法  56
      2.4 检测与分析方法  56-57
        2.4.1 检测方法  56
        2.4.2 分析方法  56-57
    3 统计分析  57
  结果  57-65
    1 小鼠骨髓细胞免疫组化染色相关蛋白的阳性表达  57
    2 针灸对CTX小鼠骨髓细胞细胞周期调节蛋白Cyclin D1表达的动态影响  57-59
    3 针灸对CTX小鼠骨髓细胞DNA修复蛋白表达的动态影响  59-65
      3.1 针灸对CTX小鼠骨髓细胞MGMT蛋白表达(%)的动态影响  59-61
      3.2 针灸对CTX小鼠骨髓细胞POLβ蛋白表达(%)的动态影响  61-63
      3.3 针灸对CTX小鼠骨髓细胞XPD蛋白表达(%)的动态影响  63-65
  讨论  65-69
总体讨论  69-82
  1.中医学对骨髓抑制(白细胞减少症)的认识  70-72
  2.现代医学对骨髓抑制及骨髓细胞损伤修复主要环节的认识  72-76
    2.1 细胞DNA损伤修复与细胞周期调控  73-74
    2.2 细胞DNA损伤修复与相关修复蛋白  74-76
      2.2.1 细胞DNA损伤修复与直接修复蛋白MGMT的关系  75
      2.2.2 细胞DNA损伤修复与切除修复蛋白POLβ、XPD的关系  75-76
  3 研究结论  76-78
  4 本项目的学术价值或社会、经济效益  78-79
  5 本项目的特色与创新之处  79-80
  6 存在问题与展望  80-82
参考文献  82-90
附录:实验结果图  90-108
  1.流式细胞术测定小鼠骨髓细胞DNA含量及细胞周期图  90-96
  2.小鼠骨髓细胞免疫组化染色相关蛋白阳性表达的变化  96-108
    2.1 小鼠骨髓细胞免疫组化染色Cyclin D1蛋白阳性表达图  96-99
    2.2 小鼠骨髓细胞免疫组化染色MGMT蛋白阳性表达图  99-102
    2.3 小鼠骨髓细胞免疫组化染色POLβ蛋白阳性表达图  102-105
    2.4 小鼠骨髓细胞免疫组化染色XPD蛋白阳性表达图  105-108
致谢  108-109
文献综述  109-143
  综述一 针灸治疗白细胞减少症的临床和实验研究  109-121
  综述二 骨髓抑制动物模型的研究  121-127
  综述三 细胞周期与细胞修复、增殖的研究  127-133
  综述四 细胞DNA损伤修复与相关修复蛋白的研究  133-143
本人在校期间的学术成绩  143-144

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中图分类: > 医药、卫生 > 中国医学 > 中医临床学 > 针灸学、针灸疗法
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