超高剂量率闪光放疗缓解小鼠放射性神经损伤的作用及机制

摘要

目的 探究超高剂量率闪光放疗(FLASH-RT)与常规剂量率放射(CONV-RT)对正常小鼠神经系统的损伤差异。方法 选用30只成年C57BL/6J雄性小鼠，随机分为Sham组、CONV-RT组与FLASH-RT组，每组10只。CONV-RT使用6 MV Elekta直线加速器，FLASH-RT采用10 MV X射线加速器，均接受单次10 Gy全脑照射。照射后2个月，通过新物体识别试验与Y迷宫试验评估小鼠认知功能;随后采用免疫荧光染色检测海马区小胶质细胞与星形胶质细胞数量以及皮层血管密度，并利用激光散斑成像分析脑血流灌注;最后进行脑组织蛋白质组学分析。结果 行为学测试显示，照射后2个月，CONV-RT组小鼠在新物体识别与Y迷宫实验中表现出显著认知功能障碍，而FLASH-RT可明显减轻上述行为损伤(P<0.01)。免疫荧光结果显示，CONV-RT组海马区小胶质细胞与星形胶质细胞活化增多，皮层血流灌注降低; FLASH-RT组则显著减轻神经炎症并改善脑血流灌注(P<0.05)。蛋白质组学GO富集分析提示，CONV-RT主要影响细胞黏附、突触组装及代谢过程，而FLASH-RT能更好地维持神经结构与代谢平衡。KEGG通路分析进一步表明，FLASH-RT在较大程度上保留突触与代谢通路功能，并激活AMPK、凋亡及HIF-1/VEGF等保护性应激通路; CONV-RT则引起神经功能、代谢及炎症相关信号的广泛下调。结论 相较于CONV-RT，超高剂量率FLASH-RT能够通过维持神经连接、改善代谢稳态并激活保护性应激通路，有效减轻辐射所诱发的认知损伤、神经炎症及血管损伤。

关键词

放射疗法 / 放射损伤 / 剂量反应关系 / 认知障碍 / 神经炎症 / 脑血管循环 / 蛋白质组学 / 小鼠