中子辐射生物学中的线虫剂量效应模型建立及机制研究

作     者：冯光艳 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李桃生;徐照

授予年度：2021年

学科分类：071011[理学-生物物理学] 0710[理学-生物学] 07[理学] 

主      题：中子辐射 秀丽隐杆线虫 低剂量超敏感反应 剂量-效应模型 生殖腺细胞凋亡 

摘      要：中子辐射广泛应用于农业育种、国防军事、放射治疗及核工业等领域。研究表明作为高传能线密度(Linear Energy Transfer,LET)射线,中子辐射可引起严重的生物学效应。近年来,大量研究表明低LET辐射可诱导细胞产生低剂量辐射超敏感(Low Dose Hyper-radiosensitivity,HRS)反应。随着中子辐射的广泛应用,低剂量中子辐射是否会引起该反应仍需研究。本论文利用强流氘氚聚变中子源照射模式生物秀丽隐杆线虫,检测低剂量中子辐射对线虫存活率及生殖功能的影响,探索低剂量中子引起线虫诱变效应的作用机制。基于目前低LET辐射超敏感诱导-修复模型及重离子Li辐射诱变损伤-修复理论模型的研究,构建低剂量中子辐射致线虫超敏感反应的靶理论模型和诱变理论模型,并通过实验证实低剂量中子辐射可诱导线虫在辐照后第12天产生辐射超敏感反应。通过对实验结果与理论模型进行比较,推测低剂量中子辐射诱导的DNA损伤及线虫自身的免疫修复作用对超敏感反应的产生有重要影响。为了探究低剂量中子辐射诱导的DNA损伤对线虫生殖功能的影响,通过比较低剂量中子和γ射线辐照线虫生殖细胞凋亡及产卵率结果,发现中子辐射诱导线虫生殖细胞凋亡可能呈线性有阈趋势且可诱导其子代遗传损伤。实时定量PCR结果表明,DNA损伤途径参与了低剂量中子/γ射线辐射诱导的生殖细胞凋亡过程,且中子辐射的相对生物学效应值是γ射线辐射的1.21倍。综上所述,低剂量中子辐射可诱导线虫第12天的存活率呈超敏感反应。构建基于靶模型和诱变损伤-修复模型的存活率超敏感反应理论模型,提出DNA损伤修复及线虫的先天免疫系统在中子诱导的超敏感反应中起重要作用。以低剂量中子/γ射线为辐照源,初步研究发现低剂量中子/γ射线诱导线虫生殖细胞凋亡呈现线性有阈现象,并发现DNA损伤通路介导了辐射诱导的凋亡信号转导。该研究结果为中子辐射损伤的健康风险评估、职业人员和公众辐射安全标准的制定、临床中子治疗及中子辐射防护提供了参考。