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中药辐射防护剂的研究进展

花匠小妙招
2025-02-08 08:32

放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一, 在杀伤肿瘤细胞的同时, 也对正常组织细胞有一定的损伤作用, 即放射损伤。为了最大限度地杀伤肿瘤细胞, 尽可能地保护正常组织, 人们将目光投向了辐射防护剂的研究。经过多年的研究, 人们发现具有清热解毒、活血化瘀、补血益气、养阴升白的中药均有不同程度的抗辐射作用, 且中药药源广、毒性低, 使其在辐射防护剂的研究中显示出巨大的优势和潜力。现将近年来的中药抗辐射研究作一概述。

1 单味中药对辐射损伤的防护作用

李德远[1]等对枸杞抗辐射效应进行了研究, 预先给予小鼠枸杞汁和枸杞粉的两组, 与单纯辐射组比较, 给药两组可提高受照小鼠30 d存活率, 保护白细胞及淋巴细胞, 降低肝、脾过氧化脂质(LPO)水平、骨髓嗜多染红细胞微核率和精子畸变率, 其防护效果以枸杞粉为佳。另一研究发现, 枸杞可减轻射线对小鼠骨髓的抑制作用, 促骨髓细胞增殖, 刺激造血系统, 使白细胞升高, 其促骨髓增殖机制与除IL-1以外的造血刺激因子产生有关[2]。

Kim[3]等发现人参可明显减轻受照小鼠空肠隐窝细胞的损伤, 减少辐射诱导的空肠隐窝细胞的凋亡率, 增加内源性脾克隆形成。李同光[4]等通过检测人参水提物对受2 Gy137Cs照射的人外周血G0期淋巴细胞的微核量的影响, 发现人参根水提物在500μg /ml和2 000μg /ml之间时, 可减少照射诱导的微核产生, 其微核量的减少与人参根水提物的浓度增加呈线性相关。Kumar[5]等研究了人参根提取物对受照小鼠的磷酸酶和脂质过氧化水平的影响。结果显示, 单独给药对正常小鼠的磷酸酶和LPO水平无明显影响。放射加药组与单纯照射组相比, 酸性磷酸酶和LPO水平明显降低、碱性磷酸酶活性增加, 且与单纯照射组有显著性差异。

2 中药不同组分对辐射损伤的防护作用 2.1 多糖类对辐射损伤的防护作用

王宗伟[6]等研究了芦荟多糖对受γ射线照射小鼠的防护作用。结果表明, 不同剂量的芦荟多糖均可显著提高生存防护效力和30 d存活率, 照射前30、60和90 min给药均有效, 且在12.5 ~ 50 mg/ kg剂量范围内呈良好的量效关系, 50 mg/kg芦荟多糖能显著提高照射后第4天、第10天小鼠外周血红细胞、白细胞和血小板数量。另外, 芦荟多糖可提高受2 Gy照射的体外培养ECV304细胞、C肝细胞的存活分数, 减少人C肝细胞的凋亡率。利用蛋白印记分析技术发现, 照前给予芦荟多糖可阻止受照小鼠胸腺细胞的P53、Bax和Bad的表达和过表达, 同时可诱导Bcl-2的表达, 从而降低胸腺细胞的凋亡, 照射前给予小鼠50 mg/ kg剂量的芦荟多糖, 显示出最佳防护效应, 其辐射防护效应可能通过抑制细胞的凋亡实现的[7]。

除上述多糖外, 木耳多糖、南沙参多糖、茜草多糖等均有一定程度的抗辐射作用。

2.2 酚类对辐射损伤的防护作用

杨梅多酚是从杨梅的根皮中提取的一类多元酚成分。迟文[8]等通过建立辐射损伤动物模型, 观察杨梅多酚对辐射损伤的血细胞和造血组织的保护作用。实验结果显示, 杨梅多酚能提高受照小鼠外周血有形细胞数、骨髓有核细胞数及核分裂指数, 并能保护血液的止血功能。

白藜芦醇是存在于葡萄和中药虎杖、决明子等植物中的多酚类化合物。吕秋军[9]等通过研究白藜芦醇对受照小鼠的辐射防护作用及其分子作用机理, 发现照射前给予白藜芦醇能明显提高受照小鼠30 d存活率, 延长死亡动物存活时间。在分子水平, 白藜芦醇能明显抑制受照小鼠脾细胞凋亡, 提高Bcl-2表达水平, 对于Fas表达无明显影响, 同时脾细胞内的Caspase-3和Caspase-8活性明显升高, 表明白藜芦醇的抗辐射作用机理与抑制辐射敏感细胞的凋亡有关, 但不是通过Fas途径实现的。

2.3 生物碱类对辐射损伤的防护作用

苦豆子总碱是从苦豆子植物中分离提取的生物活性成分。梁莉[10、11、12]等通过检测苦豆子总碱对受辐射小鼠血象、免疫脏器指数及骨髓嗜多染红细胞微核率等, 发现苦豆子总碱可提高受辐射小鼠30 d存活率, 增加外周血白细胞、血小板、网织红细胞数量, 提高胸腺指数和脾指数, 降低骨髓嗜多染红细胞微核率。在一次性照射5Gyγ射线的损伤实验中, 苦豆子总碱可提高血清中超氧化物歧化酶(SOD)和全血中硒-谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GSH-Px)活力, 降低肝脏中MDA含量, 同时使血清中谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活力降低。在亚慢性损伤模型中, 苦豆子总碱可增加外周血白细胞、网织红细胞、血小板数量, 增加Se-GSH-Px活力, 降低GPT、GOT活力, 对于辐射损伤引起的肺组织充血、出血、肺泡间隔增宽及淋巴细胞、巨噬细胞为主的炎性细胞浸润有明显的减轻。

2.4 皂甙类对辐射损伤的防护作用

有学者采用造血祖细胞体外培养和脾集落形成方法, 观察三七皂甙对小鼠骨髓造血功能的影响。结果显示, 三七皂甙可明显提高辐射小鼠外周血Hb、WBC总量和骨髓有核细胞(BMC)总数, 增加脾长和脾重, 提高粒-单系造血祖细胞集落数(CFU-GM)和外源性脾集落数, 而三七皂甙对正常小鼠造血功能无明显影响。提示, 三七皂甙可明显对抗辐射所致小鼠骨髓抑制, 且对造血功能的调节具有双向作用[13]。人参三醇组甙对正常小鼠骨髓细胞染色体无明显影响, 一定浓度的人参三醇组甙可显著降低不同照射剂量所诱发的小鼠骨髓细胞染色体畸变和畸变细胞率[14]。刘甘泉[15]等, 发现放射组小鼠经3.5Gyγ射线一次性照射后, 其颌下腺萎缩, 重量明显减轻。电镜下, 其腺细胞粗面内质网数量减少、排列紊乱、结构模糊, 部分粗面内质网发生断裂, 长度缩短, 分泌囊泡减少, 而放射加黄芩酚性甙组小鼠颌下腺重量、细胞超微结构与正常对照组相比无明显差异, 显示黄芩酚性甙类对小鼠颌下腺的放射损伤有明显的保护作用。

2.5 其他有效成分的辐射防护作用

大豆异黄酮genistein具有抗氧化、抗增殖等多重抑瘤效应。杨峥嵘[16]等通过实验研究了genistein对小鼠造血系统、整体防护作用及局部抑瘤效果。结果显示, genistein能明显改善受照小鼠部分造血指标, 其中以CFU-GM、CFU-S效果最显著, 对人乳腺癌裸鼠移植瘤有明显抑制作用, 肿瘤有丝分裂指数显著下降, 组织中VEGF、EGFR表达显著降低。

3 中药复方制剂对辐射损伤的防护作用 3.1 基础研究

活血化瘀配伍中药978-1具有滋阴补肾、活血补血等功效, 978-1可明显增加受照小鼠体重, 降低全脑照射后受电击次数, 缩短第2天跳台潜伏期, 减少小鼠平均错误率, 使照射后的大脑室管膜下区细胞(SEC)数明显高于单纯照射组, 凋亡率、凋亡指数均明显低于单纯照射组。978-1对受照小鼠学习、记忆力放射损伤具有防治作用, 其分子机制与下调p53、c-jun基因表达, 进而抑制细胞凋亡有关[17]。

史剑慧[18]等对补肾泻肝方减少辐射所致小鼠骨髓有核细胞凋亡的作用机制进行了探讨。实验发现, 补肾泻肝方能明显减少骨髓有核细胞凋亡, 用药组骨髓细胞经照射后, IL-1基因表达显著高于对照组, wtP53基因表达显著低于对照组。提示, 补肾泻肝方能增加辐射所诱导的内源性辐射防护剂IL-1基因的表达, 降低辐射诱导的与造血细胞凋亡有关的凋亡基因wtP53的表达, 其调节骨髓细胞凋亡的机制与调控辐射所诱导的IL-1和wtP53基因的表达有关。

其他方剂如养胃方、职业茶饮4号、心乐灵等均显示出不同程度的辐射防护作用。

3.2 临床研究

恶性肿瘤患者经放射治疗后, 其微核率显著升高, 放疗中期、放疗结束与放疗前相比均明显增高, 放疗后微核率变化值与急性放射损伤呈正相关。有学者通过放疗结束后给予食管癌、鼻咽癌患者口服安多霖胶囊, 发现安多霖胶囊可明显降低放疗后患者淋巴细胞高微核率状态, 下降幅度明显高于参芪片对照组[19]。另一研究显示, 放疗同时给予安多霖胶囊口服, 也可明显降低放射治疗引起的淋巴细胞高微核率[20]。结果表明, 安多霖胶囊不仅可治疗辐射损伤所致的高微核率, 促进辐射损伤修复, 对辐射损伤引起的高微核率也有预防作用。

4 中药抗辐射损伤的相关机制 4.1 清除自由基、抗氧化作用

人体80 %是由水组成, 辐射引起水辐射解反应, 产生自由基, 主要有.OH、eaq-、O2-、H2O2、HO2 [21], 辐射造成的间接损伤主要是由水辐解产生的自由基引起, 其中又以.OH的作用最重要, Templeton证实, 低传能线密度射线导致的DNA损伤90%是由.OH引起的[22]。因此, 自由基清除是抗辐射研究的一个重要方面。

天山雪莲水提取物(XL)中含有黄酮类、多糖和总生物碱成分。高博[23]等研究了天山雪莲水提取物对辐射产生的自由基清除能力, 分别向反应体系中加入一定量的XL(最终反应体系中XL浓度分别为1.92 mg /ml, 3.84 mg /ml, 7.68 mg /ml), 中、大剂量组可使.OH反应产物显著降低, 且XL清除.OH作用具有一定的剂量依赖性。另外, XL还可明显抑制电离辐射引起的淋巴细胞染色体畸变发生率。其抗辐射损伤的重要机理可能是清除自由基、防止染色体畸变。

蒋世权[24]等研究了黄蘑多糖的抗辐射作用。结果显示, 照射前给予黄蘑多糖可明显降低受照小鼠肝脏中脂质过氧化酶(LPO)含量, 显著增强超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性, 提示作用机理与促进自由基清除、抑制或阻断与自由基引发的脂质过氧化反应, 提高机体抗氧化能力有关。

4.2 保护DNA

细胞中DNA是辐射损伤的一个重要的靶分子, 放射生物学效应很多是通过DNA损伤表现出来的。DNA不但是辐射直接作用的靶点, 也是辐射所产生的自由基间接攻击的目标之一, 最终引起DNA断裂、基因突变、染色体重组、细胞转化和细胞死亡等。因此, 降低放射线对DNA损伤是辐射防护研究的重要内容之一。

仝国辉[25]等研究大花红景天的抗辐射损伤作用时发现, 小鼠接受5.0Gyγ射线一次性全身照射后, 辐射模型对照组小鼠出现外周血白细胞数严重降低, 骨髓细胞DNA含量极度下降, 骨髓嗜多染红细胞微核率明显增加, 而大花红景天组动物的白细胞数和骨髓DNA含量则显著高于辐射模型对照组, 骨髓嗜多染红细胞微核率明显低于其对照组, 且有一定的剂量反应关系, 提示大花红景天对辐射所致骨髓损伤的防护作用是通过保护细胞DNA实现的。粟世如[26]等探讨了葡多酚对放射性DNA损伤的防护作用及对雄性小鼠生殖细胞辐射损伤的影响。结果发现, 葡多酚能减轻受照射小鼠脾细胞DNA损伤, 随着葡多酚的剂量加大, DNA损伤程度逐渐降低, 呈现明显的剂量反应关系。体外实验显示, 葡多酚对受照射人血白细胞DNA的损伤有良好的防护作用, 且有益于DNA损伤的修复。

4.3 对免疫系统的影响

放射所致的免疫功能改变是放射损伤的主要表现之一, 免疫淋巴细胞及其参与免疫调节的脏器, 如骨髓、脾脏、胸腺等都是高放射敏感细胞群。辐射引起的免疫系统损伤主要表现在免疫细胞的减少、免疫器官功能减低[27], 从而影响机体特异及非特异性免疫功能。

海藻多糖是从海洋褐藻中分离得到的一种植物多糖, 具有促进免疫活性、清除自由基及抗肿瘤作用。刘志辉[28]等, 发现海藻多糖可明显抑制受照小鼠的胸腺细胞3H-TdR的自发掺入, 降低脾细胞对ConA、LPS的增殖反应及脾细胞混合淋巴细胞反应, 提高免疫细胞对辐射的抗性。胡麟[29]等通过迟发型细胞免疫SRBC-DTH实验和体外溶空斑形成功能实验(PFC), 探讨复方鱼腥草口服液对辐射小鼠免疫功能的影响。该口服液能显著增加PFC数, 提高SRBC-DTH实验足跖肿胀率, 增强辐射损伤小鼠的细胞免疫, 提高机体免疫力。另有报道, 人参提取物可诱导正常小鼠脾细胞Th1和Th2细胞因子mRNA的表达, 也可促进辐射损伤脾细胞IFN-γ和Th1细胞因子mRNA的表达, 从而恢复T细胞免疫功能[30]。

4.4 对造血系统的影响

造血组织是高放射敏感组织, 造血干细胞、粒系祖细胞、红系祖细胞是辐射攻击的主要靶细胞, 放射常造成骨髓抑制、微循环障碍、白细胞下降及造血微环境破坏等损伤。

陶明飞[31、32]等从淤血证与活血化瘀角度探讨了刺五加注射液对60Co-γ射线辐射所致小鼠骨髓血管损伤的保护作用。结果表明, 该药能明显降低放射损伤导致的小鼠骨髓血红蛋白含量的升高, 增加损伤骨髓血管数量和微血管面积, 提高造血组织容量百分率, 且使外周血红细胞、白细胞数量增加, 造血能力明显改善。该研究提示, 刺五加注射液具有修复放射损伤小鼠骨髓造血微血管系统, 改善骨髓微循环障碍和保护骨髓造血微环境作用。另据报道, 川芎嗪可增加骨髓单个核细胞(BMNC)计数及骨髓造血组织面积, 提高血管内皮生长因子(VEGF)、血小板内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)的表达水平。可见, 川芎嗪不仅对急性放射损伤后小鼠骨髓造血功能的修复有一定的促进作用, 还可以增强骨髓中VEGF、PECAM-1的表达水平, 以促进骨髓微环境和功能的修复[33]。另一研究显示, 放射损伤后小鼠骨髓基质细胞VEGF表达明显低于正常水平, 随时间推移逐渐升高, 但到照射后第14天仍未恢复, 而服川芎嗪组VEGF表达在14天已接近正常水平, 骨髓基质细胞中磷酸化粘着斑激酶(FAK)和磷酸化促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)表达亦有相同变化趋势。放射损伤后, 骨髓基质细胞停滞于G0-G1期, S期减少, 凋亡率明显增加, 用川芎嗪治疗后骨髓基质细胞S期合成活跃, 凋亡率明显下降。该研究结果说明, 川芎嗪通过促进放射损伤小鼠骨髓基质细胞VEGF表达, 诱导FAK磷酸化, 进一步激活MAPK活性, 促进骨髓基质细胞增生, 抑制细胞凋亡, 进而改善骨髓微环境加速造血恢复[34]。

5 结束语

近年来, 中药抗辐射的研究已取得很大进展, 对其抗辐射的药理、药效、活性成分的研究也不断深入。但大多数药物的辐射防护机制有待进一步阐明, 放射防护中药应用的最佳时机和剂量也需要进一步研究。总之, 由于中药具有活性成分多, 抗辐射效果显著, 无毒或低毒等特点, 其作为研究与开发抗辐射的药物具有广阔的前景, 相信随着研究的进一步深入, 具有高效低毒、防治兼备的中药辐射防护剂不久将展现于临床。