LDR后肺上皮细胞及肺癌细胞差异性变化的机理研究

低剂量辐射(LDR)在正常细胞内诱导的兴奋性效应,在肿瘤细胞内并不存在,其分子机制目前尚不清楚。前期采用蛋白芯片（protein array）技术结合流式细胞术对LDR后调控细胞周期变化的相关蛋白进行筛查，结果发现：LDR后正常细胞增殖速度加快（兴奋性效应），调节细胞增殖的Erk蛋白活性增强，而肿瘤细胞增殖无明显变化。为探讨LDR在不同类型细胞内所诱导的兴奋性效应的分子机制，本课题拟利用报告基因检测(reporter assay)技术及细胞内蛋白免疫荧光定位技术，以肺癌细胞（A549）和肺上皮细胞(HBE)作对比研究,探讨LDR后ERK 以及JNK和AKT等信号通路在正常细胞及肿瘤细胞内的不同变化。这对于应用LDR对造血等正常组织的兴奋性效应，提高其对放,化疗的耐受性，从而通过增加放,化疗的剂量提高抗肿瘤治疗效果方面具有重要意义。

前期研究发现：低剂量辐射(LDR)在正常细胞中可诱导兴奋性效应，而在肿瘤细胞内不存在，但其分子机制尚不清楚。本课题的目的是探讨LDR在特定类型肿瘤细胞、正常组织细胞、干细胞中是否能产生兴奋性效应。通过分析细胞增殖、周期和蛋白表达阐明分子机制。本研究综合运用WST-1等方法对肺癌A549、肺成纤维细胞2BS、肺上皮细胞HBE135-E6E7（HBE）、大鼠骨髓间充质干细胞（MSC）多种细胞进行增殖检测；运用western blot对LDR后MAPK、Akt信号通路蛋白进行对比研究。结果发现LDR：1）对细胞增殖的作用。对比了A549与HBE细胞在75mGy LDR后增殖差异，发现LDR对两种细胞增殖并没有显著影响；而LDR能显著刺激2BS和MSC的增殖（P<0.01）；2）对细胞周期的作用。通过流式细胞术检测，发现LDR后A549和HBE细胞周期并无显著变化；而2BS和MSC进入S期的细胞比例分别增加了2-6倍和4-7倍；3）对Akt和MAPK等信号通路的影响。发现A549在75mGy的LDR后24h、48h、72h后Akt磷酸化(p-Akt)加剧，而HBE细胞p-Akt呈现先降低后升高的迹象；而MEK1/2的磷酸化(p-MEK1/2)在两种细胞中均呈现出先降低再恢复到初始水平的现象；在A549细胞中，p-Erk1/2呈现出负调控的现象；在2BS和MSC细胞中，LDR后无论是p-MEK1/2还是p-Erk1/2，都呈现出显著升高的现象。4）LDR对A549和HBE细胞p21、p27表达的影响。发现A549细胞LDR后，p21表达呈现上调趋势，而HBE细胞的p21则呈现降低-升高-恢复的趋势；A549细胞LDR后24h，p27表达量显著上升，而HBE细胞在LDR后48h表达量显著上升。综合来看，不同细胞LDR后增殖、周期和信号通路激活的情况各不相同；某些细胞LDR后增殖和周期变化与信号通路激活有关，而另外一些则不完全相关。因此，分析LDR对细胞的生物学效应，要根据不同细胞的遗传背景和基因特点综合考虑。本项目开展过程中，原则上遵循项目申报书中的任务目标和技术路线，同时又根据最新研究进展和实际问题做出相应调整和灵活变通，完成了任务目标，发表领域内高水平SCI论文3篇，培养博士研究生3名，硕士研究生5名，项目成果获得吉林省科技进步一等奖1项。