来源:成体干细胞国家地方实验室
随着2023年日本福岛核电站开始向太平洋排放核废水,以及俄乌冲突中核电站所面临的威胁,全球对核安全的担忧持续增长。事实上,核辐射暴露的风险不仅存在于核电站事故,还涉及医疗、工业事故和航天活动等多个领域。
最近,加拿大国家核实验室科学家王毅和爱德华·阿扎姆等人发表文章,探讨了脐带血在减轻急性辐射综合征方面的潜在作用。这篇文章于2023年11月15日在线发表在《国际辐射生物学杂志》上。
一、急性辐射综合征及治疗
急性辐射综合征(ARS)是一种患者在24小时内暴露于高剂量辐射后导致的综合征,症状取决于辐射剂量和暴露时间,可持续多达数月。
三种主要的急性辐射综合征包括造血综合征(H-ARS)、胃肠综合征(GI-ARS)和神经血管综合征。
造血综合征主要表现为红细胞、白细胞和血小板数量减少,这可能导致感染、发热和出血,甚至死亡。胃肠综合征的症状包括肠道上皮的损伤,导致呕吐、腹泻、细菌感染、电解质失衡和严重的胃肠道出血。如果没有及时治疗,也可能在2周内导致死亡。神经血管综合征则表现为脑血管损伤,可能迅速导致死亡。患者可能会出现严重的恶心、呕吐、头痛,并可能伴有神经和认知功能障碍。
ARS的治疗主要集中在减少和治疗感染、维持水分平衡、治疗伤口和烧伤,措施可能包括输血、使用抗生素、促进骨髓功能恢复等。
二、脐带血在ARS中的应用
脐带血是一种丰富的细胞来源,与骨髓等其他来源相比有很多优点。它容易采集,能够存储,且移植时不容易引发严重的移植物抗宿主病。
1992年,Ende及其团队进行的一项研究显示了一些有趣的结果。同样是接受高剂量辐射,接受脐带血治疗小鼠50天时的存活率是72%,而未治疗小鼠全部死亡。这项研究表明,脐带血中的特殊细胞可能帮助小鼠抵抗了辐射的致命影响。
1999年,日本东海村核燃料加工厂发生了一起严重的核事故。筱原理人作为事故中较轻的受害者,接受了一份部分匹配的脐带血治疗,并同时接受了粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促红细胞生成素(EPO)和血小板生成素(TPO)治疗。他在治疗后显示出了暂时性的造血功能恢复,没有出现急性移植物抗宿主病的迹象,生存期延长了210天。
2001年,N·Ende在文献中提出观点后,使用脐带血来治疗急性放射病综合征的想法才开始得到广泛关注。
2005年,美国国会批准了干细胞治疗和研究法案,授权通过合格的脐带血库收集和维护15万单位的高质量脐带血,以有效准备和应对生物、化学或放射性攻击以及其他可能损害骨髓的公共卫生紧急情况。
最近的研究发现,脐带血衍生的外泌体及其包含的微RNA(miRNA)可能有助于治疗辐射引起的损伤,主要是通过抑制导致纤维化的生物途径。而脐带血对急性放射病综合征的治疗作用,也体现在多个方面。
放射性胃肠损伤治疗:脐带血在治疗辐射引起的胃肠综合征方面,表现出积极的研究结果。多项动物实验表明,脐带血能缓解肠道损伤,减轻炎症,并促进了肠道黏膜、微血管等结构的恢复。
放射性脑损伤治疗:最近多项研究发现,使用脐带血干细胞治疗可以有效帮助放射治疗后的脑损伤恢复。这种治疗增加了海马区神经元的存活率,改善了星形胶质细胞的功能,从而提升了动物的运动和认知能力。
放射性肺损伤治疗:在遭受急性辐射暴露后,肺部可能会发生炎症反应,这可能进一步发展为肺炎甚至肺部纤维化。有许多研究表明,脐带血可能有助于减轻由辐射引起的肺部损伤。
三、结论
随着核安全问题的浮现,我们迫切需要有效的医疗手段来应对辐射暴露的后果。在急性放射病综合征的治疗上,脐带血带来了新的希望。它不仅是一种有潜力的治疗方法,还可能成为未来核辐射事故应急策略的重要部分。
脐带血治疗的有效性取决于辐射暴露后,最佳的治疗时机和剂量的选择,这是未来研究的关键。此外,联合粪菌移植(FMT)可能成为未来治疗严重ARS的一种方法。
随着我们逐渐认识到脐带血在应对辐射紧急情况中的潜力,建立一个强大的脐带血库系统变得尤为重要。深入了解脐带血的辐射防护机制,从细胞因子的分泌到细胞间的相互作用,也都非常关键。同时,比较脐带血与其他干细胞来源的疗效,并探索它们的协同组合疗法,也值得进一步的研究。