脂类组学方法筛选急性辐射损伤生物剂量估计指标

在电离辐射事故发生后,应快速、准确地估算人员所受的剂量,为伤员病情判断、治疗措施的选择、预后诊断和事故分级提供依据。目前的生物剂量方法一般较为复杂，测定方法也较繁锁。花生四烯酸及其代谢物是一种复杂的脂类调节因子。本项目拟以大鼠为动物模型，通过脂类组学方法研究不同剂量急性电离辐射和辐射暴露后不同阶段，大鼠体液中花生四烯酸及其代谢物的变化，经多变量数据统计分析，筛选出能够反映急性辐射损伤早、中、晚不同时期的潜在的电离辐射生物剂量估计指标。本项目的实施，为发展快速、简便、灵敏和准确的电离辐射生物剂量方法提供实验依据和理论指导，从而促进辐射生物剂量学的发展。

核事故后，对大量辐射暴露人群进行迅速、准确地伤情分类无论对于有限的医疗资源配置还是对大量伤员的分类、处理和早期治疗都显得至关重要。本项目首先建立了高效液相色谱/电喷雾串联质谱（HPLC-ESI-MS/MS）用于大鼠体液中氨基酸分析的技术平台，然后将该技术平台从剂量效应和时间效应两方面，利用辐射代谢组学方法考察了急性电离辐射对大鼠体液中氨基酸代谢的影响，并将非线性核函数变换的偏最小二乘法（KPLS）用于辐射损伤伤情分类的研究。血浆数据表明，辐射后5h血浆氨基酸对无辐射（即未照射对照组）的分类正确率为92.3%；辐射后24h，不同程度的伤情分类正确率均在83%以上，其中中度、严重伤情的分类正确率分别达到了91.7%和92.3%；辐射后72h的伤情分类效果最佳，不同程度的伤情分类正确率均达到90%以上，其中中度和极重度的分类正确率达到100%。尿样数据表明，辐射后5h和24h，无辐射（即未照射对照组）的分类正确率均为92.3%，其它不同程度的伤情分类正确率均在60%以上；辐射后48h和72h，无辐射的分类正确率分别为84.6%和76.9%，轻度的分类正确率均为100%，其它不同程度的伤情分类正确率均在70%以上，但尿样整体分类正确率不及血浆样品。将遗传算法（GA）和单变量统计学检验相结合筛选出血浆和尿液中潜在辐射损伤标记物。此外，以大鼠小肠上皮细胞（IEC-6）为模型，应用高效液相色谱-电喷雾串联质谱（HPLC-ESI-MS/MS）技术研究了电离辐射对IEC-6细胞磷脂变化的影响。实验结果表明，电离辐射可导致大鼠肠上皮细胞（IEC-6）磷脂代谢紊乱，其紊乱程度与辐射剂量相关。为了改善辐射损伤早期伤情分类的诊断的正确率，我们利用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术进行了辐射后5h血浆非靶标的代谢组学分析，结合随机森林特征选择和偏最小二乘（PLS）模型进行辐射损伤伤情分类的研究。结果表明，对照组和极重度的分类正确率分别为92.3%，92.9%，其它程度的伤情分类正确率均达到了100%。统计学检验结果（p≤0.0003）提示随机森林选择的特征变量与辐射暴露显著相关，可作为潜在的辐射损伤标记物。本项目的实施，为发展快速、简便、灵敏和准确的电离辐射生物剂量计提供了实验依据和理论指导，从而促进辐射生物剂量学的发展。