综述中国医学装备2022年1月第19卷第1期ChinaMedicalEquipment2022JanuaryVol.19No.1

RNA相关的低剂量辐射响应标志物

刘萌萌①刘青杰①马丽萍①田梅①高玲①*

*

[文章编号]1672-8270(2022)01-0168-05[中图分类号]R144.1[文献标识码]A

[摘要]

电离辐射会对造成损伤，根据受照剂量、时间等因素的不同可诱发多种生物效应。目前对于低剂量辐射产生的

健康效应仍有争议，筛选对低剂量敏感的辐射响应生物标志物，对于完善低剂量辐射生物效应机制、拓宽低剂量辐射在临

床中的应用均具有重要理论意义。综述探讨各核糖核酸(RNA)在低剂量辐射反应中的变化及其对辐射敏感性的调节作用，

同时评估各RNA作为低剂量辐射响应标志物的潜力。

[

关键词

]核糖核酸(RNA)；低剂量辐射；辐射响应标志物；生物剂量测定法

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.

随着核能、放射诊断治疗的广泛应用，辐射对

健康的危害越来越受关注。电离辐射根据受照剂

量、时间等因素的不同可诱发多种生物效应，如大剂

量辐射引起的组织反应，辐射致癌反应等。然而低剂

量辐射引起的健康及生物效应的研究仍存在一定争

议。目前，辐射损伤监测及评估的主要方法有物理辐

射探测法和生物剂量测定法。物理辐射探测法基于个

体体外对吸收剂量进行测量，而生物剂量测定法则

根据辐射个体生物学指标的变化对辐射剂量进行估

算，是一种基于生物标志物敏感性及特异性的检测方

法。相比于物理探测法，生物剂量测定法具有个体特

异性，不仅能够估算辐射剂量，检测辐射对健康的影

响，而且还适用于临床及医疗管理[1]。

生物剂量测定法发展的关键是筛选出辐射特异

性的响应标记物。目前，普遍应用的辐射响应标志物

是细胞遗传学范畴的染体畸变、微核及脱氧核糖

核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)损伤修复蛋白如

γ-H2AX蛋白磷酸化等。其中，染体畸变中“双

中心染体测定法”是国际生物剂量测定通用的“金

标准”[2-3]。但染体畸变作为辐射响应标志物进行辐

射损伤检测及评估，存在工作量大、检测周期长且对

低剂量辐射不敏感等缺点。寻找新的快速、高通量的

低剂量辐射响应标志物对于低剂量辐射损伤剂量监测

等具有重要理论意义。近年来，研究者们致力于寻找

对低剂量辐射敏感的新型生物标志物，其中核糖核酸

(ribonucleicacid，RNA)被认为具有作为新型低剂量

辐射响应标志物的优势。综述各RNA在低剂量辐射反

应中的变化及其对辐射敏感性的调节作用，同时评估

各RNA作为低剂量辐射响应标志物的潜力。

1RNA作为低剂量辐射响应标志物的优势

在生物学中心法则中，DNA指导合成RNA，RNA

运载着遗传及调控信息并反映细胞状态。随着高通量

测序技术的不断发展，越来越多的研究表明，信使

RNA(messengerRNA，mRNA)和非编码RNA与电离辐

射关联密切。RNA分子作为辐射响应标志物的优势逐渐

凸显。相比于蛋白质生物标记物，RNA生物标志物更具

敏感性及组织特异性。相比于DNA生物标记物，RNA

生物标志物可动态反映细胞状态及调控过程。在生物标

志物检测分析方面，RNA的分析只需使用少量细胞即可

快速获得数据[4]。RNA辐射响应标志物的研究也被用来

揭示辐射损伤反应机制，因为辐照后会诱导可变剪接及

非编码RNA发生变化[5-6]。此外，有研究表明，许多非

编码RNA具有调控功能，很多基因的mRNA表达受非

编码RNA的调控[7-8]。而非编码RNA的表达在受到电离

*基金项目：国家自然科学基金(31570852)“STAT3调控caveolin-1介导的抗早衰在肿瘤辐射抗性中的作用及机制研究”；北京市自然科学

基金(7202139)“褪黑素调控UVB介导的黑素细胞早衰及黑素合成的调节机制研究”

①中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所中国疾病预防控制中心辐射防护与核应急重点实验室北京100088

*通信作者：*********************.cn

作者简介：刘萌萌，女，(1990-)，硕士研究生，助理工程师，从事辐射损伤效应方向的研究。

168ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI

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中国医学装备2022年1月第19卷第1期RNA相关的低剂量辐射响应标志物

*-刘萌萌等

综述

辐射后会发生显著改变，同时非编码RNA较为稳定，不

易降解，且易于在体内大量扩增，一些特殊结构的RNA

在血浆或血清中较为稳定。基于以上特点，RNA成为有

潜力的低剂量辐射响应标志物。

2RNA相关的低剂量辐射响应标志物

2.1mRNA作为低剂量辐射响应标志物

mRNA是生物体中唯一的编码RNA，其是携带

遗传信息及指导蛋白质生物合成的直接模板，将DNA

中的遗传信息与蛋白质的翻译及表达联系起来，在生

命活动中起关键作用[9]。通过检测mRNA水平可快速

反映基因的表达情况。

辐射可在转录水平上引起RNA的复杂变化，研究

者利用不同方法探索不同基因表达变化作为辐射响应

标志物的潜力。Yamaguchi等[10]研究发现，在0Gy、

0.5Gy、1Gy及3Gy的X射线照射后，小鼠全血中基

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

Litaf的mRNA表达呈剂量依赖性显著增加。另有研究指

出，mRNA定量分析具有成为低剂量辐射响应标志物

的良好潜力[11]。Ishihara等[12]利用小鼠模型，对小鼠尾

部外周血进行mRNA分析发现，DNA损伤诱导基因与

原癌基因Myc的mRNA比率可用以评估低剂量辐射对

小鼠造成的损伤，该研究发现白细胞中的Bax/Myc、

Bbc3/Myc或Cdkn1a/Myc的mRNA比率可用于定量

检测低剂量辐射对小鼠造成的损伤。因此，在辐射生

物标志物的筛选时，作为反映基因表达的mRNA表达

变化具有成为低剂量辐射响应标志物的潜力。

2.2微小RNA(microRNA)作为低剂量辐射响应标志物

微小RNA(microRNA)是由约19～23个核苷酸组

成的小分子单链RNA，位于基因组的非编码区，进化

上高度保守，通过与mRNA上的互补碱基位点配对来

抑制翻译过程，调控mRNA并抑制蛋白质翻译[7]。

基于以下3点，microRNA被认为具有成为低剂

量辐射响应标记物的潜力。①microRNA具有高度保

守性，广泛存在于各物种中；②microRNA可稳定

存在于血清及血浆等多种液体中；③microRNA分

子量较小，实验过程中不易降解且稳定性较高，使

microRNA相关的实验具有较好的可操作性与可重复

性[13]。近年来的大量研究表明，microRNA的表达与

辐射之间存在剂量依赖性，特别是在低剂量辐射时具

有较高敏感性[14-15]。

随着高通量测序及基因芯片等技术的发展，低剂

量电离辐射对基因表达的影响逐渐被揭示。使用不同模

型的大量实验均表明，辐射会显著改变microRNA的表

达，其中miRNAlet-7家族及miR-21在低剂量辐射反

应的研究较为深入。microRNA在转录水平参与基因表

达调控的研究主要集中在细胞株及小鼠中。Chaudhry

等[14]研究发现，人成纤维细胞受到10cGy(0.3cGy/h)

慢性低剂量的γ射线照射后，miRNAlet-7e表达上

调，暴露于急性低剂量10cGy(3cGy/min)后3h表达下

调。miR-21在受到低剂量辐射后表达上调其负调控的

靶基因hPDCD4、hPTEN、hSPRY2及hTPM1表达显

著下调。危文俊等[15]研究发现，小鼠在受到低于2Gy

照射时，血清中miR-21的表达水平呈升高趋势，且

与受照剂量成正相关。Cha等[16]研究发现，小鼠受到

0.5Gy低剂量辐射后，血浆中有23个microRNA发生

显著变化。同时该研究发现，受到不同剂量照射后，

血浆中miR-34a均发生表达上调的趋势。上述研究为

microRNA作为潜在的低剂量辐射响应标志物提供了

证据。

有研究指出，低剂量辐射相关的旁观者效应及适

应性反应等也与microRNA表达的变化存在相关性[17]。

对辐射产生响应的microRNA参与辐射损伤修复过

程，发挥调控辐射敏感性的作用。在低剂量辐射诱

导的小鼠心脏损伤模型中，Liang等[18]研究发现，低

剂量辐射后小鼠心脏组织中miR-421、miR-34a及

miR-185表达上调。多项研究表明miR-421发挥多

种不同的功能[19-20]。多种癌细胞类型中存在miR-

421的表达，有研究报道miR-421通过靶向Pink1

显著降低辐射敏感性[21]。因此，miR-421可作为评

估低剂量辐射损伤的潜在标志物。另有研究发现，

miR-145通过抑制OCT4表达从而增加宫颈癌细胞

的放射敏感性[22]。该类研究提示低剂量辐射可调控

microRNA水平变化，microRNA是潜在的低剂量辐

射响应标志物。

2.3长非编码RNA(lncRNA)作为低剂量辐射响应标志物

长非编码RNA(longnon-codingRNA，lncRNA)

是指由200个以上核苷酸组成的非编码RNA，是调控

基因表达水平的重要因子，不仅可调控辐射造成的

DNA双链断裂损伤修复，其表达变化也与低剂量辐射

产生的免疫反应相关联。

Aryankalayil等[23]在小鼠全身受照后，观察不同

时间点及剂量点的lncRNA表达变化，找出两种辐射

诱导的与免疫反应相关的lncRNA作为潜在的生物标

志物。Qi等[24]通过分析低剂量辐射后小鼠的外周血单

ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI169

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综述中国医学装备2022年1月第19卷第1期RNA相关的低剂量辐射响应标志物

*-刘萌萌等

核细胞中lncRNA及mRNA的表达谱，发现低剂量辐

射后lncRNA及mRNA表达差异基因的主要功能均与

免疫信号通路相关。

Tang等[25]通过对低剂量辐射后小鼠的腺进行

微阵列数据分析，发现lncRNA通过影响mRNA表达

调控组织对低剂量辐射的响应程度。Gao等[26]研究发

现，用低剂量及高剂量射线全身辐照小鼠后，高剂量

组有36个lncRNA上调，17个lncRNA下调，相比之

下，低剂量组中只有一个lncRNA(Gm7816)下调。

lncRNA在低剂量辐射后表达变化的机制目前还

尚无定论，但这些发现表明lncRNA及其靶基因网络

可能在调节细胞应激反应及电离辐射损伤生物效应

中发挥重要作用。此外，大量研究发现lncRNA具有

长效抑制microRNA用，通过不同信号通路调节放射

敏感性。Chen等[27]报道lncRNAGAS5是一种肿瘤

抑制因子，可通过抑制miR-21和激活PTEN/PI3K/

SBF2-AS1通过调节miR-302a/MBNL3降低肺癌放

射敏感性。

2.4环状RNA(circRNA)作为低剂量辐射响应标志物

环状RNA(circularRNA，circRNA)是以共价

键形成环形结构的非编码RNA，但也有少数可翻译

为多肽。其大量存在于真核细胞的细胞质中，由外

显子或内含子序列产生，表达具有组织特异性[29-30]。

CircRNA呈闭合环状结构，不易被核酸外切酶降解，

比线性RNA更稳定。circRNA含有大量microRNA

结合位点，具有microRNA海绵作用，可间接调控

microRNA下游靶基因的表达[31]。随着高通量测序技术

的发展，大量circRNA分子被相继发现，Jeck等[32]在人

类成纤维细胞中检测出高达25000余种circRNA。此

外，circRNA已经被证明是动脉粥样硬化、中枢神经

系统病变的生物标志物[33-34]。

CircRNA作为辐射损伤响应标志物的研究进

展如下。O'Lear等[35]研究发现，将人内皮细胞暴露

于中低剂量辐射后，两种CircRNAKIRKOS-71及

KIRKOS-73表达水平降低。神经母细胞瘤细胞系

SHEP受0.25Gy及2.5Gy辐射后24h，细胞内外

KIRKOS-71及KIRKOS-73表达下调，该研究同时

发现低剂量和中剂量照射后QKI-5与KIRKOS-71、

KIRKOS-73表达具有相关性，提示circRNA发挥细

胞应激响应调节因子的作用，具有作为辐射响应标

志物的潜力，同时circRNA还与辐射抗性密切相关。

170ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI

Zhu等[36]在胶质瘤中发现Circ-VCAN与miR-1183的

表达呈负相关，Circ_VCAN直接与miR-1183结合负

调控其表达。此外，胶质瘤细胞辐射后Circ_VCAN通

过调控miR-1183，促进细胞的增殖、迁移和侵袭，

抑制细胞凋亡的发生。最近一项研究在低剂量辐射后

的外泌体中首次发现了Circ-METRN，并明确了低

剂量辐射的外泌体中Circ-METRN及miR-4709-3p/

GRB14/PDGFRα通路的调控作用[37]。

2.5其他非编码RNA作为低剂量辐射响应标志物

除上述数种类型RNA外，其他类型非编码RNA

在电离辐射等环境应激方面也发挥着重要作用。靶向

mRNA和转座子的内源性短干扰RNA(endogenous-

smallinterferringRNA，endo-siRNA)，来自

病毒的双链RNA(double-stranded，dsRNA)或人

工dsRNA的外源性短干扰RNA(exogenous-small

interferringRNA，exo-siRNA)，以及PIWI相互作

于上述非编码小RNA在低剂量辐射方面的研究还未见

报道，但少数在高剂量辐射中开展的研究表明，上述

非编码小RNA可能在调控细胞辐射敏感性中发挥作

用。Villa等[38]对耐辐射奇球菌进行10kGy急性照射后

发现，非编码小RNAPprS表达发生变化，将非编码

小RNAPprS基因敲除后导致耐辐射奇球菌在电离辐

射下的存活力及增殖降低，表明非编码小RNAPprS

在调控辐射后损伤修复方面发挥着重要作用。

3展望

RNA在辐射反应中具有敏感度高及发挥复杂调

控作用的优势，可通过靶向DNA及蛋白质影响细胞功

能。值得关注的是RNA在作为低剂量辐射响应标志物

方面显示出特有的优势。随着蛋白质组学、代谢组学、

脂质组学等新技术的发展，今后低剂量辐射响应标志物

的探索研究将以大规模数据集成分析为基础，这种集成

数据将有利于在低剂量辐射响应机制方面有新的突破。

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*-刘萌萌等

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维修工程中国医学装备2022年1月第19卷第1期ChinaMedicalEquipment2022JanuaryVol.19No.1

DBB-27型血液透析机受信电极故障维修案例分析

黄华敏①陈知昊①△柯晓洁①宋羽成①吴亮①邹建洲①潘晓芸②张文宗②丁小强①*

[文章编号]1672-8270(2022)01-0172-03[中图分类号]R197.39[文献标识码]B

[摘要]

针对医院在用的日机装DBB-27型血液透析机受信电极故障进行分析，运用从整体到局部的维修思路，迅速判断透

析机故障的大致范围，通过采取对调方式，锁定并排除故障模块，发现其受信电极电压异常，通过在血液透析机内部水路

部分管路中充满符合透析治疗要求的透析液后，使用钳夹工具夹闭管路，可有效阻断电信号传导，缩短了故障判断时间；

采取电极线对调方式，快速完成电路信号传导，最终排除血液透析机受信电极故障，从而保证患者治疗过程中的安全。

[

关键词

]血液透析机；透析临床工程师；受信电极；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.

血液透析机是治疗急、慢性肾功能衰竭的重要医

疗设备，该类设备是集计算机、电子、机械、流体力

学、生物化学、光学和声学于一体的体外循环系统，

其替代了患者肾脏的部分机能，帮助患者度过逆性尿

毒症危险期，维持后期尿毒症患者的生命，可为肾移

植做准备，从而延长救治时间[1-3]。针对复旦大学附属

中山医院血液净化中心在用的血液透析机治疗过程中

出现的受信电极故障进行分析与处理，供血透临床工

程师借鉴参考。

1故障维修案例

1.1故障现象

DBB-27型血液透析机(日本日机装株式会社)在开机

①复旦大学附属中山医院肾内科上海200032

②复旦大学附属中山医院设备科上海200032

△共同第一作者：陈知昊

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

作者简介：黄华敏，男，(1989-)，本科学历，工程师，从事血液透析临床工程技术相关工作。

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收稿日期：2021-09-05

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