綜述中國醫(yī)學裝備2022年1月第19卷第1期ChinaMedicalEquipment2022JanuaryVol.19No.1

RNA相關的低劑量輻射響應標志物

劉萌萌①劉青杰①馬麗萍①田梅①高玲①*

*

[文章編號]1672-8270(2022)01-0168-05[中圖分類號]R144.1[文獻標識碼]A

[摘要]

電離輻射會對造成損傷，根據(jù)受照劑量、時間等因素的不同可誘發(fā)多種生物效應。目前對于低劑量輻射產(chǎn)生的

健康效應仍有爭議，篩選對低劑量敏感的輻射響應生物標志物，對于完善低劑量輻射生物效應機制、拓寬低劑量輻射在臨

床中的應用均具有重要理論意義。綜述探討各核糖核酸(RNA)在低劑量輻射反應中的變化及其對輻射敏感性的調(diào)節(jié)作用，

同時評估各RNA作為低劑量輻射響應標志物的潛力。

[

關鍵詞

]核糖核酸(RNA)；低劑量輻射；輻射響應標志物；生物劑量測定法

DOI:10.3969/.1672-8270.2022.01.039

RNA-relatedbiomarkersoflow-doseradiationrespe/LIUMeng-meng,LIUQing-jie,MALi-ping,etal//

ChinaMedicalEquipment,2022,19(1):168-172.

[Abstract]

Ionizingradiationcancausedamagetothehealthyandinduceavarietyofbiologicaleffectsdepending

onthedose,thetimeofirradiation,ent,thehealtheffectsoflow-doseradiationarestill

eeningofradiation-respivebiomarkerssensitivetolow-doseradiationhasimportant

theoreticalsignificanceforimprovingthebiologicaleffectmechanismoflow-doseradiationandbroadeningtheclinical

ngesofeachRNAinrespetolow-doseradiationanditsmodulationon

radiosensitivitywereexplored,andthepotentialofeachRNAasdoserespebiomarkersinlow-doseradiationwas

evaluated.

[Keywords]

Ribonucleicacid(RNA);Low-doseradiation;Radiationrespebiomarkers;Biodosimetry

[First-author’saddress]

KeyLaboratoryofRadiologicalProtectionandNuclearEmergency,ChinaCDC,National

InstituteforRadiologicalProtection,ChineseCenterforDiseaseControlandPrevention,Beijing100088,China.

隨著核能、放射診斷治療的廣泛應用，輻射對

健康的危害越來越受關注。電離輻射根據(jù)受照劑

量、時間等因素的不同可誘發(fā)多種生物效應，如大劑

量輻射引起的組織反應，輻射致癌反應等。然而低劑

量輻射引起的健康及生物效應的研究仍存在一定爭

議。目前，輻射損傷監(jiān)測及評估的主要方法有物理輻

射探測法和生物劑量測定法。物理輻射探測法基于個

體體外對吸收劑量進行測量，而生物劑量測定法則

根據(jù)輻射個體生物學指標的變化對輻射劑量進行估

算，是一種基于生物標志物敏感性及特異性的檢測方

法。相比于物理探測法，生物劑量測定法具有個體特

異性，不僅能夠估算輻射劑量，檢測輻射對健康的影

響，而且還適用于臨床及醫(yī)療管理[1]。

生物劑量測定法發(fā)展的關鍵是篩選出輻射特異

性的響應標記物。目前，普遍應用的輻射響應標志物

是細胞遺傳學范疇的染體畸變、微核及脫氧核糖

核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)損傷修復蛋白如

γ-H2AX蛋白磷酸化等。其中，染體畸變中“雙

中心染體測定法”是國際生物劑量測定通用的“金

標準”[2-3]。但染體畸變作為輻射響應標志物進行輻

射損傷檢測及評估，存在工作量大、檢測周期長且對

低劑量輻射不敏感等缺點。尋找新的快速、高通量的

低劑量輻射響應標志物對于低劑量輻射損傷劑量監(jiān)測

等具有重要理論意義。近年來，研究者們致力于尋找

對低劑量輻射敏感的新型生物標志物，其中核糖核酸

(ribonucleicacid，RNA)被認為具有作為新型低劑量

輻射響應標志物的優(yōu)勢。綜述各RNA在低劑量輻射反

應中的變化及其對輻射敏感性的調(diào)節(jié)作用，同時評估

各RNA作為低劑量輻射響應標志物的潛力。

1RNA作為低劑量輻射響應標志物的優(yōu)勢

在生物學中心法則中，DNA指導合成RNA，RNA

運載著遺傳及調(diào)控信息并反映細胞狀態(tài)。隨著高通量

測序技術的不斷發(fā)展，越來越多的研究表明，信使

RNA(messengerRNA，mRNA)和非編碼RNA與電離輻

射關聯(lián)密切。RNA分子作為輻射響應標志物的優(yōu)勢逐漸

凸顯。相比于蛋白質(zhì)生物標記物，RNA生物標志物更具

敏感性及組織特異性。相比于DNA生物標記物，RNA

生物標志物可動態(tài)反映細胞狀態(tài)及調(diào)控過程。在生物標

志物檢測分析方面，RNA的分析只需使用少量細胞即可

快速獲得數(shù)據(jù)[4]。RNA輻射響應標志物的研究也被用來

揭示輻射損傷反應機制，因為輻照后會誘導可變剪接及

非編碼RNA發(fā)生變化[5-6]。此外，有研究表明，許多非

編碼RNA具有調(diào)控功能，很多基因的mRNA表達受非

編碼RNA的調(diào)控[7-8]。而非編碼RNA的表達在受到電離

*基金項目：國家自然科學基金(31570852)“STAT3調(diào)控caveolin-1介導的抗早衰在腫瘤輻射抗性中的作用及機制研究”；北京市自然科學

基金(7202139)“褪黑素調(diào)控UVB介導的黑素細胞早衰及黑素合成的調(diào)節(jié)機制研究”

①中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫(yī)學所中國疾病預防控制中心輻射防護與核應急重點實驗室北京100088

*通信作者：*********************.cn

作者簡介：劉萌萌，女，(1990-)，碩士研究生，助理工程師，從事輻射損傷效應方向的研究。

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中國醫(yī)學裝備2022年1月第19卷第1期RNA相關的低劑量輻射響應標志物

*-劉萌萌等

綜述

輻射后會發(fā)生顯著改變，同時非編碼RNA較為穩(wěn)定，不

易降解，且易于在體內(nèi)大量擴增，一些特殊結構的RNA

在血漿或血清中較為穩(wěn)定?；谝陨咸攸c，RNA成為有

潛力的低劑量輻射響應標志物。

2RNA相關的低劑量輻射響應標志物

2.1mRNA作為低劑量輻射響應標志物

mRNA是生物體中唯一的編碼RNA，其是攜帶

遺傳信息及指導蛋白質(zhì)生物合成的直接模板，將DNA

中的遺傳信息與蛋白質(zhì)的翻譯及表達聯(lián)系起來，在生

命活動中起關鍵作用[9]。通過檢測mRNA水平可快速

反映基因的表達情況。

輻射可在轉(zhuǎn)錄水平上引起RNA的復雜變化，研究

者利用不同方法探索不同基因表達變化作為輻射響應

標志物的潛力。Yamaguchi等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在0Gy、

0.5Gy、1Gy及3Gy的X射線照射后，小鼠全血中基

因Slfn4、Itgb5、Smim3、Cxx1c、Tmem40、Gp1bb及

Litaf的mRNA表達呈劑量依賴性顯著增加。另有研究指

出，mRNA定量分析具有成為低劑量輻射響應標志物

的良好潛力[11]。Ishihara等[12]利用小鼠模型，對小鼠尾

部外周血進行mRNA分析發(fā)現(xiàn)，DNA損傷誘導基因與

原癌基因Myc的mRNA比率可用以評估低劑量輻射對

小鼠造成的損傷，該研究發(fā)現(xiàn)白細胞中的Bax/Myc、

Bbc3/Myc或Cdkn1a/Myc的mRNA比率可用于定量

檢測低劑量輻射對小鼠造成的損傷。因此，在輻射生

物標志物的篩選時，作為反映基因表達的mRNA表達

變化具有成為低劑量輻射響應標志物的潛力。

2.2微小RNA(microRNA)作為低劑量輻射響應標志物

微小RNA(microRNA)是由約19～23個核苷酸組

成的小分子單鏈RNA，位于基因組的非編碼區(qū)，進化

上高度保守，通過與mRNA上的互補堿基位點配對來

抑制翻譯過程，調(diào)控mRNA并抑制蛋白質(zhì)翻譯[7]。

基于以下3點，microRNA被認為具有成為低劑

量輻射響應標記物的潛力。①microRNA具有高度保

守性，廣泛存在于各物種中；②microRNA可穩(wěn)定

存在于血清及血漿等多種液體中；③microRNA分

子量較小，實驗過程中不易降解且穩(wěn)定性較高，使

microRNA相關的實驗具有較好的可操作性與可重復

性[13]。近年來的大量研究表明，microRNA的表達與

輻射之間存在劑量依賴性，特別是在低劑量輻射時具

有較高敏感性[14-15]。

隨著高通量測序及基因芯片等技術的發(fā)展，低劑

量電離輻射對基因表達的影響逐漸被揭示。使用不同模

型的大量實驗均表明，輻射會顯著改變microRNA的表

達，其中miRNAlet-7家族及miR-21在低劑量輻射反

應的研究較為深入。microRNA在轉(zhuǎn)錄水平參與基因表

達調(diào)控的研究主要集中在細胞株及小鼠中。Chaudhry

等[14]研究發(fā)現(xiàn)，人成纖維細胞受到10cGy(0.3cGy/h)

慢性低劑量的γ射線照射后，miRNAlet-7e表達上

調(diào)，暴露于急性低劑量10cGy(3cGy/min)后3h表達下

調(diào)。miR-21在受到低劑量輻射后表達上調(diào)其負調(diào)控的

靶基因hPDCD4、hPTEN、hSPRY2及hTPM1表達顯

著下調(diào)。危文俊等[15]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在受到低于2Gy

照射時，血清中miR-21的表達水平呈升高趨勢，且

與受照劑量成正相關。Cha等[16]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠受到

0.5Gy低劑量輻射后，血漿中有23個microRNA發(fā)生

顯著變化。同時該研究發(fā)現(xiàn)，受到不同劑量照射后，

血漿中miR-34a均發(fā)生表達上調(diào)的趨勢。上述研究為

microRNA作為潛在的低劑量輻射響應標志物提供了

證據(jù)。

有研究指出，低劑量輻射相關的旁觀者效應及適

應性反應等也與microRNA表達的變化存在相關性[17]。

對輻射產(chǎn)生響應的microRNA參與輻射損傷修復過

程，發(fā)揮調(diào)控輻射敏感性的作用。在低劑量輻射誘

導的小鼠心臟損傷模型中，Liang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，低

劑量輻射后小鼠心臟組織中miR-421、miR-34a及

miR-185表達上調(diào)。多項研究表明miR-421發(fā)揮多

種不同的功能[19-20]。多種癌細胞類型中存在miR-

421的表達，有研究報道m(xù)iR-421通過靶向Pink1

顯著降低輻射敏感性[21]。因此，miR-421可作為評

估低劑量輻射損傷的潛在標志物。另有研究發(fā)現(xiàn)，

miR-145通過抑制OCT4表達從而增加宮頸癌細胞

的放射敏感性[22]。該類研究提示低劑量輻射可調(diào)控

microRNA水平變化，microRNA是潛在的低劑量輻

射響應標志物。

2.3長非編碼RNA(lncRNA)作為低劑量輻射響應標志物

長非編碼RNA(longnon-codingRNA，lncRNA)

是指由200個以上核苷酸組成的非編碼RNA，是調(diào)控

基因表達水平的重要因子，不僅可調(diào)控輻射造成的

DNA雙鏈斷裂損傷修復，其表達變化也與低劑量輻射

產(chǎn)生的免疫反應相關聯(lián)。

Aryankalayil等[23]在小鼠全身受照后，觀察不同

時間點及劑量點的lncRNA表達變化，找出兩種輻射

誘導的與免疫反應相關的lncRNA作為潛在的生物標

志物。Qi等[24]通過分析低劑量輻射后小鼠的外周血單

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*-劉萌萌等

核細胞中l(wèi)ncRNA及mRNA的表達譜，發(fā)現(xiàn)低劑量輻

射后lncRNA及mRNA表達差異基因的主要功能均與

免疫信號通路相關。

Tang等[25]通過對低劑量輻射后小鼠的腺進行

微陣列數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)lncRNA通過影響mRNA表達

調(diào)控組織對低劑量輻射的響應程度。Gao等[26]研究發(fā)

現(xiàn)，用低劑量及高劑量射線全身輻照小鼠后，高劑量

組有36個lncRNA上調(diào)，17個lncRNA下調(diào)，相比之

下，低劑量組中只有一個lncRNA(Gm7816)下調(diào)。

lncRNA在低劑量輻射后表達變化的機制目前還

尚無定論，但這些發(fā)現(xiàn)表明lncRNA及其靶基因網(wǎng)絡

可能在調(diào)節(jié)細胞應激反應及電離輻射損傷生物效應

中發(fā)揮重要作用。此外，大量研究發(fā)現(xiàn)lncRNA具有

長效抑制microRNA用，通過不同信號通路調(diào)節(jié)放射

敏感性。Chen等[27]報道lncRNAGAS5是一種腫瘤

抑制因子，可通過抑制miR-21和激活PTEN/PI3K/

SBF2-AS1通過調(diào)節(jié)miR-302a/MBNL3降低肺癌放

射敏感性。

2.4環(huán)狀RNA(circRNA)作為低劑量輻射響應標志物

環(huán)狀RNA(circularRNA，circRNA)是以共價

鍵形成環(huán)形結構的非編碼RNA，但也有少數(shù)可翻譯

為多肽。其大量存在于真核細胞的細胞質(zhì)中，由外

顯子或內(nèi)含子序列產(chǎn)生，表達具有組織特異性[29-30]。

CircRNA呈閉合環(huán)狀結構，不易被核酸外切酶降解，

比線性RNA更穩(wěn)定。circRNA含有大量microRNA

結合位點，具有microRNA海綿作用，可間接調(diào)控

microRNA下游靶基因的表達[31]。隨著高通量測序技術

的發(fā)展，大量circRNA分子被相繼發(fā)現(xiàn)，Jeck等[32]在人

類成纖維細胞中檢測出高達25000余種circRNA。此

外，circRNA已經(jīng)被證明是動脈粥樣硬化、中樞神經(jīng)

系統(tǒng)病變的生物標志物[33-34]。

CircRNA作為輻射損傷響應標志物的研究進

展如下。O'Lear等[35]研究發(fā)現(xiàn)，將人內(nèi)皮細胞暴露

于中低劑量輻射后，兩種CircRNAKIRKOS-71及

KIRKOS-73表達水平降低。神經(jīng)母細胞瘤細胞系

SHEP受0.25Gy及2.5Gy輻射后24h，細胞內(nèi)外

KIRKOS-71及KIRKOS-73表達下調(diào)，該研究同時

發(fā)現(xiàn)低劑量和中劑量照射后QKI-5與KIRKOS-71、

KIRKOS-73表達具有相關性，提示circRNA發(fā)揮細

胞應激響應調(diào)節(jié)因子的作用，具有作為輻射響應標

志物的潛力，同時circRNA還與輻射抗性密切相關。

170ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI

Zhu等[36]在膠質(zhì)瘤中發(fā)現(xiàn)Circ-VCAN與miR-1183的

表達呈負相關，Circ_VCAN直接與miR-1183結合負

調(diào)控其表達。此外，膠質(zhì)瘤細胞輻射后Circ_VCAN通

過調(diào)控miR-1183，促進細胞的增殖、遷移和侵襲，

抑制細胞凋亡的發(fā)生。最近一項研究在低劑量輻射后

的外泌體中首次發(fā)現(xiàn)了Circ-METRN，并明確了低

劑量輻射的外泌體中Circ-METRN及miR-4709-3p/

GRB14/PDGFRα通路的調(diào)控作用[37]。

2.5其他非編碼RNA作為低劑量輻射響應標志物

除上述數(shù)種類型RNA外，其他類型非編碼RNA

在電離輻射等環(huán)境應激方面也發(fā)揮著重要作用。靶向

mRNA和轉(zhuǎn)座子的內(nèi)源性短干擾RNA(endogenous-

smallinterferringRNA，endo-siRNA)，來自

病毒的雙鏈RNA(double-stranded，dsRNA)或人

工dsRNA的外源性短干擾RNA(exogenous-small

interferringRNA，exo-siRNA)，以及PIWI相互作

于上述非編碼小RNA在低劑量輻射方面的研究還未見

報道，但少數(shù)在高劑量輻射中開展的研究表明，上述

非編碼小RNA可能在調(diào)控細胞輻射敏感性中發(fā)揮作

用。Villa等[38]對耐輻射奇球菌進行10kGy急性照射后

發(fā)現(xiàn)，非編碼小RNAPprS表達發(fā)生變化，將非編碼

小RNAPprS基因敲除后導致耐輻射奇球菌在電離輻

射下的存活力及增殖降低，表明非編碼小RNAPprS

在調(diào)控輻射后損傷修復方面發(fā)揮著重要作用。

3展望

RNA在輻射反應中具有敏感度高及發(fā)揮復雜調(diào)

控作用的優(yōu)勢，可通過靶向DNA及蛋白質(zhì)影響細胞功

能。值得關注的是RNA在作為低劑量輻射響應標志物

方面顯示出特有的優(yōu)勢。隨著蛋白質(zhì)組學、代謝組學、

脂質(zhì)組學等新技術的發(fā)展，今后低劑量輻射響應標志物

的探索研究將以大規(guī)模數(shù)據(jù)集成分析為基礎，這種集成

數(shù)據(jù)將有利于在低劑量輻射響應機制方面有新的突破。

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DBB-27型血液透析機受信電極故障維修案例分析

黃華敏①陳知昊①△柯曉潔①宋羽成①吳亮①鄒建洲①潘曉蕓②張文宗②丁小強①*

[文章編號]1672-8270(2022)01-0172-03[中圖分類號]R197.39[文獻標識碼]B

[摘要]

針對醫(yī)院在用的日機裝DBB-27型血液透析機受信電極故障進行分析，運用從整體到局部的維修思路，迅速判斷透

析機故障的大致范圍，通過采取對調(diào)方式，鎖定并排除故障模塊，發(fā)現(xiàn)其受信電極電壓異常，通過在血液透析機內(nèi)部水路

部分管路中充滿符合透析治療要求的透析液后，使用鉗夾工具夾閉管路，可有效阻斷電信號傳導，縮短了故障判斷時間；

采取電極線對調(diào)方式，快速完成電路信號傳導，最終排除血液透析機受信電極故障，從而保證患者治療過程中的安全。

[

關鍵詞

]血液透析機；透析臨床工程師；受信電極；故障分析

DOI:10.3969/.1672-8270.2022.01.040

MaintenancecaseanalysisofDBB-27hemodialyzerreceivingelectrodefailure/HUANGHua-min,CHEN

Zhi-hao,KEXiao-jie,etal//ChinaMedicalEquipment,2022,19(1):172-174.

[Abstract]

BasedontheanalysisofthefaultofthereceivingelectrodeofDBB-27hemodialysismachineusedin

hospital,thegeneralfaultrangeofthedialysismachinewasquicklydeterminedbythemaintenancethinkingfromthe

gandremovingthefaultmodulebyswitchingmode,theabnormalvoltageofthereceiving

heinternalwaterwaypartofthehemodialysismachinewasfilledwithdialysatemeeting

thedialysistreatmentrequirements,thepipelinewasclampedbythehemostaticclamp,whichcaneffectivelyblock

hewayofswitchingelectrodewires,

thecircuitsignalcanbeconductedquickly,andthefaultofthereceivingelectrodeofhemodialysismachinecanbe

eliminatedfinally,soastoensurethesafetyofpatientsinthecourseoftreatment.

[Keywords]

Hemodialysismachine;Clinicaldialysisengineer;Receivingelectrode;Failureanalysis

[First-author’saddress]

DepartmentofNephrology,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,

China.

血液透析機是治療急、慢性腎功能衰竭的重要醫(yī)

療設備，該類設備是集計算機、電子、機械、流體力

學、生物化學、光學和聲學于一體的體外循環(huán)系統(tǒng)，

其替代了患者腎臟的部分機能，幫助患者度過逆性尿

毒癥危險期，維持后期尿毒癥患者的生命，可為腎移

植做準備，從而延長救治時間[1-3]。針對復旦大學附屬

中山醫(yī)院血液凈化中心在用的血液透析機治療過程中

出現(xiàn)的受信電極故障進行分析與處理，供血透臨床工

程師借鑒參考。

1故障維修案例

1.1故障現(xiàn)象

DBB-27型血液透析機(日本日機裝株式會社)在開機

①復旦大學附屬中山醫(yī)院腎內(nèi)科上海200032

②復旦大學附屬中山醫(yī)院設備科上海200032

△共同第一作者：陳知昊

*通信作者：*****************************.cn

作者簡介：黃華敏，男，(1989-)，本科學歷，工程師，從事血液透析臨床工程技術相關工作。

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收稿日期：2021-09-05

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