高能电子线辐射损伤对TGFβ1表达及Ⅰ、Ⅲ型胶原含量的影响

第20卷第1期

2002年2月辐射研究与辐射工艺学报J.Radiat.Res.Radiat.Process.VoI.20，No.1February2002

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高能电子线辐射损伤对TGF-!1表达及

"、#型胶原含量的影响

周迎会徐岚吴士良史宁涂友斌彭淼

（苏州大学生物化学及分子生物学教研室苏州215007）

摘要探讨了高能电子线辐射损伤后!、"型胶原含量的改变情况及TGF-#1对其的调控作

用。采用电子直线加速器照射制作动物的辐射损伤模型，对NIH3T3细胞进行照射，观察胶原总量及!、测定损伤后细胞因子TGF-#损伤后胶"型胶原含量的改变；1表达的变化情况。结果显示，

原总量变化不大，而!型胶原含量下降，损伤后TGF-#"型胶原含量上升；1表达量增加。结果提示，放射性皮肤损伤引起了胶原代谢的变化，损伤后胶原代谢的调控机制中，TGF-#1可能起重要作用。

关键词电子，辐射损伤，胶原，TGF-#1R967中图分类号

直线加速器放疗或核燃料生产及辐射研究中的意外情况都会使皮肤产生辐射损伤。皮肤辐射损伤具有3大临床特点，其中之一为反复发作的坏死性溃疡，由此导致植皮失败，是临床

［1］棘手问题。关于创面反复溃疡难以愈合的机制，有人认为是由于创面组织胶原纤维受损，影

［2］响了胶原代谢，阻碍了组织修复。但胶原代谢受诸多因素调控，其具体的机理仍不明了。

［3］我们曾经进行$射线对皮肤烧伤的研究，发现放射性皮肤烧伤与胶原代谢变化有关。

本工作利用直线加速器照射产生的高能电子线制作动物模型，同时照射NIH3T3成纤维细胞，研究胶原代谢的改变情况及TGF-#探讨放射损伤的机制，为临床放射损伤的救治提1的作用，

供理论依据。

1

1.1实验方法实验动物分组与放射损伤模型的建立

雌雄各半，体重150115g，辐射损伤模型组：正对照组：正常3月龄SD近交系大鼠，10只；

常3月龄SD近交系大鼠，雌雄各半，体重150115g，随机分4组，每组10只。以PhIips40只，

非照射部位以铅SL1S型直线加速器产生的4meV电子线照射臀部皮肤来制作放射损伤模型，

板屏蔽，照射面积为2cmX4cm，剂量率为200cGy，剂量分别为5、照射后各饲养215、30、45Gy，

个月，股动脉放血处死，分别取血、肝脏、心脏及照射处局部皮肤，于4C制备组织匀浆。

1.2实验细胞的处理

剂量率为200cGy，照射野10cmPhIipsSL1S型直线加速器照射对数生长期的NIH3T3细胞，

（0Gy）、收取细胞及其上X10cm。分对照组5Gy组、10Gy组及15Gy组。次日用胰酶消化处理，

清液，置-20C。进行各项指标测定前，将细胞用含TritonX-100的细胞裂解液处理，我们先

国家科工委国防预研基金课题（Y6920026-04）资助

年毕业于南京师范大学，免疫学专业，副教授，硕士第一作者：周迎会，女，1965年出生，19S5

通讯联系人：吴士良

收稿日期：初稿2001-05-24，修回2001-09-03

第1期周迎会等：高能电子线辐射损伤对TGF-#"型胶原含量的影响1表达及!、69后共做了8批。

1.3!、"型胶原的测定

取辐射部位皮肤，去毛去脂肪，用0.15mOI/Lp~3.5的柠檬酸盐缓冲液抽提酸溶性胶原，其中主要含有!型和"型胶原，用溶于0.01mOI/L乙酸的胃蛋白酶（4500U/mg）处理241，去除非

［4］胶原蛋白，进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。染色、脱色后以岛津CS-930双波长扫描仪扫

描并记录曲线，计算迁移率并计算、比较各型胶原的含量。

1.4皮肤胶原总量的测定

根据羟脯氨酸在氧化剂的作用下产生的氧化产物与二甲氨基苯甲醛作用呈现紫红色的原理，测定皮肤中羟脯氨酸的含量，再由羟脯氨酸含量折算出皮肤中总胶原含量。

1.5［5］TGF-#1含量测定

采用双抗体夹心ELISA法测定样本中TGF-#1含量。制作标准曲线的标准品浓度依次为0、31.25、62.5、125、250、500、1000、2000pg/mL。

（:"）表示1.6各数据均以均数:标准差EXceI进行ANOVA检验。

2

2.1结果损伤对!、"型胶原含量及胶原总量的影响

从图1和图2及表1可见，高能电子线辐射损伤引起了皮肤组织中!型和"型胶原含量（ug/mg组织）的显著变化，而胶原总量（$的变化则不大。!型胶原的含量随辐射剂g/mg组织）

量的增加呈下降的趋势，而"

型胶原则呈上升的趋势。

Fig.1SDS-PAGEanaIySiSinc1angingOnSkincOIIagenIeveIS

70

Tab.1

辐射研究与辐射工艺学报

Effectofdifferentradiationdosageonskincollagenlevels0Gy

5Gy1.0110.080.3110.084.7910.74

10Gy---15Gy

30Gy

45Gy

第20卷

!

?1.4310.10CoiiagenI/Fgmg-1?0.1710.01CoiiagenH/Fgmg-1

-1

?4.9311.31Totaicoiiagen/gmg

（1）

vaiueformat：mean1SD，FiSG=0.01，

（1）

0.8610.070.6710.070.4310.04135.57

（1）

0.3810.020.3210.010.4410.007.60

4.2610.794.8910.424.1010.200.95

givenbyone-way

ANOVA

Fig.2（CS-930doubiewaveiength）ScanninganaiySiSinchangingonSkincoiiagenieveiS

2.2损伤对TGF-!1含量的影响

损伤对受照动物的皮肤组织匀浆、血清及受照细胞上清液中TGF-B心1含量的影响显著，脏及肝脏组织匀浆中TGF-B细胞中TGF-B1含量的变化不显著，1的表达低于检测水平。皮肤中TGF-B基本呈上升趋势，血清中TGF-B30Gy和45Gy间基本持平，1在0-30Gy时，1的变化情况与皮肤基本相似，但45Gy时下降；受照射细胞上清液中TGF-B0-1的变化情况为：（见表2）。10Gy时上升，10—15Gy间上升趋势减弱

Tab.20Gy

Supernatant?/pgmL-1

Serum?/pgmL-1Skin?/pgmg-1Liver?/pgmg-1Heart

668.9716.942029.441310.9128.2712.400.5010.082.02

EffectofdifferentradiationdosageonTGF-!1levels

5Gy689.51132.382161.331294.3935.7014.771.2710.621.80

---10Gy853.19135.76-15Gy885.26140.532475.001411.3052.3113.121.0110.321.96

2775.001287.2359.3912.170.8310.571.4710.47

2425.001275.3860.0912.371.2010.401.9510.93

0.430.99

（1）

85.56（1）9.56

30Gy-

45Gy-

!

（1）

113.29

?10.2310.0110.07/pgmg-1

（1）

G=0.01，vaiueformat：mean1SD，FiSgivenbyone-wayANOVA

第1期周迎会等：高能电子线辐射损伤对TGF-$"型胶原含量的影响1表达及!、713讨论

［3］本研究证实，放射性皮肤损伤引起胶原含量的变化，且与受照射剂量相关。在人体内胶

原具有不同类型，皮肤含有!、在成年动物或人类皮肤中，"型和少见的#型等几种型别，!型

［6，7］胶原占70%左右，仅在胎儿期及创面受损或愈合时才会有较多的"型胶原的合成。放射

性皮肤损伤对胶原总量的影响不大，主要影响了!型和"型胶原的含量，其基本趋势为：!型含量下降，而"型含量上升。

从实验结果中可见，受照动物心脏及肝脏组织匀浆中的TGF-$而皮1含量的变化不显著，肤、血清中的TGF-$提示直线加速器造成的辐射损伤主要效应只在受照的1含量有显著变化，

局部组织及全身血液。从皮肤组织匀浆的TGF-$5、15、30Gy剂量组之间基本1含量变化可见，

呈上升的趋势，而30、可能在低剂量组时，45Gy的剂量组之间变化不大，TGF-$1的表达与剂量呈正相关，剂量高于一定水平时，TGF-$1的表达稳定在某一水平。再从辐射对NIH3T3细胞的影响看，细胞中TGF-$无法检测，细胞上清液的TGF-$1的表达量很低，1的表达量很多，验证了TGF-$低1为一膜外分泌型蛋白。细胞上清TGF-$1的变化与受照动物的情况相符，

时，而高于一定水平时（10-15Gy），表达又基本持平。剂量（0-10Gy）TGF-$1表达呈上升趋势，

实验结果显示，损伤引起较多的"型胶原蛋白的合成，即主要影响了可溶性胶原特别是"型胶原的含量，而对已成熟并老化交联的不溶性胶原影响不大。由此表明，放射性皮肤损伤引

［8］起了胶原代谢的变化。这种变化的机制如何？Kruse认为，与TGF-$IL-6等细胞因子有1、

则认为与TGF-$目前已经知道，信号转导在辐射关，而文献［9，10］1的类型转换有关。另外，

［11，12］损伤中起重要作用。我们的实验结果表明，TGF-$1等细胞因子与胶原代谢的调控有一

定关系，但其调控在辐射后的应激反应、炎症反应及后期的慢性纤维化过程中到底有何作用，有关的信号转导途径如何？这些将是我们今后研究的一个方向。

参

1

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3

4

5考文献翁志根.中华放射医学与防护杂志，1996，16（4）：218-220（4）：218-220WENGZG.ChinJRadioIMedProt，1996，16（1）：123-140MiIIarWT.IntJRadiatBioI，1996，69吴士良，王尉平，徐岚等.中国核科技报告.原子能出版社，1998，1-8WUSL，WANGWeiping，XULan!"#$.ChinaNucSciandTecRep.AtomicEnergyPress：1998，1-8HayshiT，NagaiY.JBiochem，1979，86：453-459巴德年.当代免疫学技术与应用.北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1998，439-469

BADN.ContemImmTecandApp，AssociatedPubIicationofBeijingMedicaIUniversityandChinaXieheMedicaIU-niversity，1998，439-469

6

7

8

9

10

11BioIogy，chemistryandpathoIogyofcoIIagen，TheNewYorkAcademyofSciences：FIeischmajerR，1985，154-56CoIIagenIV：moIecuIarbioIogy，CRCpress，inc.：BjornRO，MarceIEN，1992：3-15（11）：1429-1436KruseJJ，BartCI，VisserA!"#$.IntJRadiatBioI，1999，75（3）：391-402ZhaoW，O’MaIIeyY，Weis!"#$.IntJRadiatBioI，2000，76（5）：1531-1540WANGJ，ZHENGH，SUNGCC!"#$.AmJPathoI，1998，153郭德煌，董波，罗倾良等.辐射研究与辐射工艺学报，2000，18（4）：299-303

（4）：299-303GUODH，DONGB，LUOOL!"#$.JRadiatResRadiatProcess，2000，18

72

12辐射研究与辐射工艺学报第20卷（2）：146-156BaroniT，BodoM，D’Aiessandroetal.JInvestigMed，2001，49

THEINFLUENCEONTHEEXPRESSIONOFTGF ! AND

THECONTENTSOFCOLLAGENTYPEIAND

TYPEIIIBYHIGHENERGYELECTRONSRADIATIONINJURY

ZHOUYinghuiXULanWUShiiiangSHINingTUYoubinPENGMiao

（DepartmentofBiochemistryandmolecularbiology，SuzhouUniuersity，Suzhou215007）

ToinvestigatethechangeofcoiiagentypeIandtypeIIIandtheactionofTGF-!1

afterhighenergyeiectronsradiation.Theanimaimodeiofradiationinjurywasestabiishedbyhighenergyeiectronsradiationproducedbytheiinearacceierator；andirradiatedNIH3T3ceiiswerestudied.Intheexperimentthecontentsoftotaicoiiagen，coiiagentypeIandtypeIIIweremeasured.ThecontentsofTGF-!iittiechangewasfoundinthecontentof1wereaisodetected.Theresuitsshowedafterradiation，

totaicoiiagen，butthecontentofcoiiagenIdecreasedandthecontentofcoiiagenIIIincreased；theex-pressionofTGF-!1increased.Changesinthecoiiagenmetaboiismwerecausedbytheirradiatedinjuryoftheskin；TGF-!1maybeessentiaiinthereguiationofthecoiiagenmetaboiism.

KEYWORDSEiectron，Radiationinjury，Coiiagen，TGF-!1

CLCR967ABSTRACT