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随着腹腔镜技术在普外科、妇科、泌尿外科等领域的广泛应用，在一些外科疾病如胆囊结石，阑尾炎，子宫肌瘤的治疗上，腹腔镜手术正在逐渐取代传统开腹手术。较传统手术而言，腹腔镜手术具有较高诊断准确率和治疗能力[1]，且具有手术出血量少、肠蠕动恢复早、术后疼痛轻、术后恢复快、下床活动时间早、住院时间短、手术口美观、术后并发症降低等优势[1-2]。然而，无论是传统手术和腹腔镜手术，术后感染依然是影响患者预后的重要并发症。对于腹腔镜手术如何直接改变腹腔微生物群落种类及数量，目前还没有相关报道。
通过DNA测序对微生物种群进行鉴定（菌种鉴定）是比传统生化鉴定更为先进、更为准确的鉴定方法。16S rDNA是编码原核生物（主要为细菌）核糖体小亚基rRNA（16S rDNA）的DNA序列，长度约为1540~bp，存在于所有细菌染色体基因组中。16S rDNA分子大小适中，突变率小，目前是细菌系统分类学研究中最常用的基准序列。16S rDNA测序不依赖菌种本身的性质，使得它对所有菌种均可使用。通过对16S rDNA的测序，可以快速、直观地明确细菌群落多样性的变化。
本研究通过制作新西兰兔腹腔镜探查术模型，对术后动物腹腔积液进行细菌16S rDNA测序，对比分析腹腔积液中的微生物多态性，探索腹腔镜术后的微生物变化情况，可为腹腔镜手术的术后感染提供有效防治依据。
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雄性2月龄新西兰兔6只（上海甲干生物科技有限公司），体重约为2 kg，分别设置模型组（n = 3）和对照组（n = 3）。
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ABI GeneAmp® 9700 型PCR仪；NanoDrop2000型分光光度计；CQZ2000720型便携一体式电子腹腔镜，腹腔镜镜头型号为J1000B型、J1030B型（上海卓外医疗电子科技有限公司）；手提式高压蒸汽灭菌器DSX-24L-I（上海申安医疗器械厂）。
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2%戊巴比妥钠溶液（0.4 g戊巴比妥钠粉末溶于20 ml 0.9%氯化钠注射液）；碘伏溶液；液氮；0.9%氯化钠注射液；手术器械（打孔器、手术刀、组织剪、血管钳、镊子、布巾钳、圆针三角针、手术单）。
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随机将6只新西兰兔分成两组，分别设置模型组（n = 3）和对照组（n = 3），模型组麻醉后给予腹腔镜探查术，术后关闭腹腔；对照组麻醉后开腹，然后关闭腹腔。
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对模型组新西兰兔称重，耳缘静脉注射2%戊巴比妥钠（剂量1 ml/kg），麻醉成功后（呼吸平稳，角膜反射消失，身体肌肉松软），脱毛备皮，固定，生理盐水清洗皮肤，碘伏溶液消毒皮肤3次（范围为伤口周围15 cm）。铺手术巾，铺巾钳固定。沿腹正中线上切开皮肤，向下分离肌肉筋膜，切开腹膜，腹腔镜打孔器深入腹腔，插入腹腔镜套筒。将腹腔镜沿腹膜伸进去，到达肝脏表面，探查肝脏及胆囊约2 min。取出腹腔镜及套筒，消毒手术区域，关闭腹腔，缝合手术切口，敷料固定。对对照组进行相同操作，但不进行腹腔镜探查术。待新西兰兔麻醉苏醒后，送回动物饲养中心饲养。
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腹腔镜术后模型制备一周后，动物取材。新西兰兔称重，备皮，分别对模型组动物和对照组动物固定、消毒、铺巾，沿腹正中线行5 cm切口，打开腹膜腔，用无菌注射器深入到腹腔后部最低处，吸取约1.5 ml腹腔液体，放入相应编号的EP管中（并备份），液氮冷藏，随后进行16S rDNA测序。
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根据 E.Z.N.A.® soil DNA kit （美国Omega Bio-tek公司）进行腹腔液体微生物群落的DNA抽提，使用338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R （5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）对 16S rDNA基因V3-V4 可变区进行 PCR 扩增。在Miseq PE300/NovaSeq PE250平台（美国Illumina公司）进行测序（上海美吉生物医药科技有限公司）。使用Fastp软件对原始测序序列进行质控，使用Flash软件进行拼接后，在美吉生物的I-Sanger平台上进行生物信息学分析。
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以最小二乘法对样本做判别分析（PLS-DA），寻找物种丰度矩阵和样品分布/分组信息的最大协方差，在门水平和种水平上，模型组样本与对照组样本组内聚合良好、组间区分明显（图1A、图1B）。结果显示为两组样本细菌的种类均一度良好。对两组样本数据做Venn图分析，显示两者共有的OTU数目为957，模型组OTU数目为2206，对照组OTU数目为592。模型组腹水OTU含量高于对照组，表明模型组细菌种类较对照组明显升高（图1C）。
图 1 模型组与对照组样本聚合度与OTU含量
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对样本数据进行α多样性分析，菌落丰富度Sobs及Ace值越高提示微生物群落丰度越高，结果显示模型组比对照组微生物群落丰度更高（图2A、图2B）。在微生物群落多样性分析中，Shannon指数提示，数值越高多样性越大；Simpson指数提示，数据越小多样性越大。得出模型组在微生物群落丰度和多样性方面均高于对照组（图2C、图2D）。从Alpha多样性指数表中可得出同样的结论（表1）。
图 2 两组样本微生物种类及数量变化情况
表 1 Alpha多样性指数表
组别 Sobs指数 Ace指数 Shannon指数 Simpson指数 对照组C1 701 712.782842 5.213487 0.016805 对照组C2 535 555.895755 2.418362 0.263764 对照组C3 894 912.018376 4.549837 0.054558 模型组M1 1885 1899.991681 6.43408 0.005768 模型组M2 882 892.237411 5.444351 0.018387 模型组M3 1284 1301.268936 6.109346 0.005465 通过对样本的OTU分类学分析，对样本测序结果中的菌种、菌属等进行聚类，通过对97%相似水平的OTU代表序列进行分类学分析，在丰度-均匀度曲线中，水平方向是物种丰度，曲线在横轴上的宽度越大，提示丰度越高。曲线的形状反映了物种的均匀度，曲线越平缓，物种越丰富。模型组相对于对照组曲线宽度更宽，更平缓。提示模型组细菌种类数量以及含量高于对照组（图2E）。
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对样本数据进行微生物组成成分分析，在对照组中其他菌群数量占整体菌群数量的35.08%（图3A），而模型组其他菌群数量占整体菌群数量的65.04%（图3B），说明经过腹腔镜手术后，不明原因的其他菌群数量升高。模型组较对照组菌群占比升高的菌群有出血败血性巴斯德菌、草酸桿菌科、普雷沃菌、瘤胃球菌、正皮氏罗尔斯顿菌等。由此得出结论：腹腔镜手术后杂菌的数量显著增加，且以出血败血性巴斯德菌、草酸桿菌科、普雷沃菌、瘤胃球菌、 正皮氏罗尔斯顿菌等升高为主。
图 3 微生物菌群组成成分比较
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微生物组在目、科、属、种水平上进行物种差异性分析。在目水平上，得出以下微生物群落升高：巴斯德菌目、马赛菌目、沙壤土杆菌目、莫拉菌目、奈瑟菌目、山羊海藻百伯史坦菌目、冢村氏菌目； 在科水平上，发现以下微生物群落升高：巴斯德菌科、奈瑟菌科、紫杉霉菌科、热苜蓿菌科、冢村氏菌科、膜杆菌科、虎蛆科、Akk菌科 、韦荣氏球菌科；在属水平上，发现以下微生物群落升高：巴斯德菌属、马赛菌属、莫拉菌属、奈瑟菌属、山羊海藻百伯史坦菌属、冢村氏菌属；在种水平上，发现以下微生物群落升高： 巴斯德菌、类芽孢杆菌、奈瑟菌、拉姆利杆菌、马赛菌、赤藓科菌、冢村氏菌、马赛菌、链球菌属。通过分析，发现在目、科、属、种上模型组均有增长且增长较为明显的菌种为巴斯德菌（图4A～图4D)。
图 4 模型组高于对照组微生物群落的情况
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随着腹腔镜手术大量应用于临床，相比于传统手术而言，术后感染虽有所下降[3]，但由于植入材料的应用，腹腔术后感染发生率依然很高。有研究表明，在腹腔镜术后患者的术后感染中革兰阴性菌占半数以上，以大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、鲍氏不动杆菌、肺炎克雷伯杆菌、嗜血菌属为主；革兰阳性菌以溶血葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌为主；真菌以念球菌属、光滑假丝酵母菌、白假丝酵母菌为主[3-5]。在这些术后感染的病人中，感染的部位主要集中在肺部、腹部和尿道[5]，从而引起相应术后并发症。
本研究通过对新西兰兔进行腹腔镜探查手术，发现模型组与对照组在样本菌群的聚合度良好，并且在模型组中，菌群的多样性和丰度比对照组高。在进行两组样本微生物群落对比分析中发现，在属水平上模型组的其他菌群占比由35%上升至65%。表明菌群群落数量在腹腔镜手术术后显著升高，且以草酸杆菌科、有益杆菌、巴斯德菌、瘤胃球菌、黄杆菌升高为主，其中巴斯德菌、瘤胃球菌、正皮氏罗尔斯顿菌、黄杆菌导致人感染疾病。研究发现，巴斯德菌是一种来源于动物的革兰阴性球菌，可引起蜂窝织炎、腹膜炎、菌血症、心内膜炎、脑膜炎和化脓性关节炎等疾病[6]，严重者病死率可达到31%[7]。瘤胃球菌是一种革兰阳性厌氧菌，是人类正常肠道菌群的一员[8]，可以导致炎症性肠病[9]。正皮氏罗尔斯顿菌是革兰阴性杆菌，容易侵袭免疫功能低下的患者，可导致严重的菌血症和肾盂肾炎[10]。有研究表明，在195名呼吸功能衰竭患者中有黄杆菌定植，但均未出现相应的并发症。微生物菌群物种差异性分析发现，在科、目、种、属水平上，模型组较对照组在巴斯德菌、奈瑟菌、冢村氏菌、热苜蓿菌、叶绿体、噬纤维菌等均有不同程度上升，而其中巴斯德菌、奈瑟菌、冢村氏菌可导致人类发病。据相关研究显示。冢村氏菌是一种革兰阳性、专性需氧、弱抗酸细菌，可导致人体肺部感染[11]。奈瑟菌可导致人体感染尿道炎、脑膜炎[12]。
本研究发现巴斯德菌、瘤胃球菌、正皮氏罗尔斯顿菌、黄杆菌、奈瑟菌、冢村氏菌在模型组呈现显著上升趋势，这些菌种可引起腹腔、尿道、肺部感染，出现严重的腹膜炎、肠梗阻，尿道炎以及脑膜炎，甚至导致病人死亡，对腹腔镜腹腔感染控制有一定的指导意义。由于本次为动物实验，可能存在手术室条件有限，手术者操作不规范等将细菌带入腹腔情况，能否在临床病人身上得出同样的结论，还需要做进一步的研究。
Study on polymorphism of peritoneal microbial community after laparoscopic exploration in New Zealand rabbits based on 16S rDNA sequencing
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摘要:
目的 利用细菌16S核糖体DNA（16S rDNA）测序技术，研究使用便携式腹腔镜进行腹腔探查术后腹腔中微生物群落多态性的变化情况。 方法 将新西兰兔分为模型组及对照组。模型组兔使用便携式腹腔镜进行探查手术，对照组兔不做任何处理。一周后，取模型组和对照组的腹腔积液，进行16S rDNA测序，分析微生物群落多态性，探究腹腔积液的微生物群落变化情况。 结果 针对测序结果，采用生物信息学和组间差异分析，发现两组的微生物群落相似度良好。OTU分类学分析及物种组成成分分析（丰度-均匀度曲线和Venn图）发现，模型组相对于对照组，在微生物群落水平上有显著升高。α多样性分析（Sobs、Ace、Shannon、Simpson）显示，模型组在微生物群落丰富度和多样性方面均高于对照组。微生物组成成份分析显示，模型组较对照组杂菌数量占比增加约30%。对两组样本物种差异进行显著性检验，发现巴斯德菌、奈瑟菌、冢村菌的比例有显著升高。 结论 新西兰兔在腹腔镜行腹腔探查术后，腹腔积液中微生物群落数量上升，且以 巴斯德菌、奈瑟菌、冢村菌升高最为明显。 -
关键词:
- 16S rDNA测序 /
- 腹腔镜探查术 /
- 微生物群落多态性
Abstract:Objective To explore the polymorphism of microbial community after laparoscopic abdominal exploration by using bacterial 16s ribosomal DNA (16S rDNA) sequencing technology. Methods New Zealand rabbits were divided into model group and control group. The rabbits in the model group were operated by portable laparoscopy, and the rabbits in the control group were not treated. One week later, the peritoneal effusions of the model group and the control group were taken for 16S rDNA sequencing to analyze the microbial community polymorphism. To explore the changes of microbial community in peritoneal effusion in the model group compared with the control group. Results After 16S rDNA sequencing, bioinformatics was used to determine the microbial communities. Inter group difference analysis showed a good similarity of microbial communities between the two groups. OTU taxonomic analysis and species composition analysis (Rank-Abundance curve and Venn diagram) found that the microbial community level of the model group was significantly higher than that of the control group. Alpha diversity analysis (Sobs, Ace, Shannon, Simpson) showed that the richness and diversity of microbial community in the model group were higher than those in the control group. Microbial composition analysis showed that the number of miscellaneous bacteria in the model group increased by about 30% compared with the control group. The species differences between the two groups were tested for significance. It was found that Pasteurellales, Neisseria and Tsukamurella increased significantly. Conclusion The diversity of microbial communities in peritoneal effusion increases after laparoscopic abdominal exploration in New Zealand rabbits, and the most significant increases are Pasteurella, Neisseria and Tsukamura. -
Key words:
- 16S rDNA sequencing /
- laparoscope /
- microbial community polymorphism
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1. 电离辐射的危害
随着全球经济的高速发展和科技的不断进步，核工业在军事、医疗等领域得到全面发展，但伴随而来的是对从业人员和附近居民造成严重的辐射危害。
辐射是指能量以电磁波或粒子的形式向外传播的现象，可分为电离辐射和非电离辐射。拥有足够高能量而使原子电离的辐射为电离辐射，它包括X射线、α射线、β射线、γ射线等，具有潜在的致癌性。非电离辐射能量较低，不会电离物质而会使物质内粒子运动，包括红外线、紫外线和微波等[1]。
辐射可引起全身性的放射病，几乎所有系统、器官均可发生病理性改变，其中以神经系统、消化系统和造血器官的改变最为明显，会诱发心血管疾病、糖尿病甚至癌突变。辐射对机体的损伤可分为急性和慢性放射性损伤。短时间内接受高剂量的照射，可引起机体的急性损伤，常见于核事故和放射治疗患者。剂量低于1 Gy时少数会出现轻微症状，剂量在1~10 Gy时，会出现造血型急性放射病；剂量超过10 Gy，会出现高致死率[2]。而长期接受超剂量的全身或局部照射，可引起慢性放射病，如皮肤损伤、造血障碍、白细胞减少、生育功能受损等。此外，辐射还能直接导致视力下降、视网膜脱落，诱发孕妇流产、不育、畸胎、儿童发育不足等[3]。
2 抗辐射天然产物的作用机制[4]
抗辐射药物是指在辐射前或后给予药物预防或治疗，可减轻或修复辐射损伤的药物。现有的抗辐射化学合成药物主要包括细胞因子、含硫化合物和激素类药物[5]，因其毒副作用较大而应用受限，近年来天然产物因其毒副作用小、多成分多靶点的独特优势受到广泛的关注。目前认为抗辐射天然产物的作用机制主要有以下4个方面。
2.1 防护DNA损伤
辐射损伤可破坏DNA分子的结构与功能，导致DNA碱基破坏、DNA分子间交联、DNA双链或单链断裂、糖基破坏等。此外，辐射还可导致细胞周期改变以及DNA合成抑制，直接影响细胞增殖。抗辐射天然产物可通过减轻或抑制辐射致细胞周期的缩短，避免或修复DNA损伤而起辐射防护作用。
2.2 清除自由基
人体产生的80%自由基是由水分子组成的。辐射可引起水分子生成强活性的氧化自由基，主要包括·OH、
${\rm{O}}^-_2 $ 、H2O2、·NO等，其中，·OH氧化性最强，可导致组织细胞产生脂质过氧化物[6]。人体由于自由基的产生造成的破坏主要有3个方面：破坏细胞膜；使血清抗蛋白酶失去活性；损伤基因导致细胞变异，如自由基和生物大分子的结合，导致DNA主链断裂或碱基破坏，通过氧化性降解使得多糖链断裂，形成脱氢自由基，破坏细胞膜上的多糖结构[7]。现代研究表明，大多数抗辐射天然产物具有清除多种自由基作用，能降低氧化酶活性，抑制细胞过氧化物的产生。2.3 保护免疫系统
辐射主要损伤骨髓、胸腺和脾脏等免疫器官以及淋巴细胞等。崔玉芳等[8]发现辐射对免疫系统的损伤主要表现为两个特点——早期损伤严重和后期恢复缓慢。在辐射早期脾脏T、B淋巴细胞数量迅速减少，丝裂原反应明显降低，而在受照射1年后，小鼠的免疫组织和外周血淋巴细胞凋亡率与正常水平相比仍较高，小鼠T淋巴细胞免疫功能仍未恢复。促进淋巴细胞增殖，抑制胸腺和脾脏细胞凋亡等是抗辐射损伤的有效途径。
2.4 保护造血系统
造血组织是辐射的敏感组织，机体受到辐射后，造血细胞会出现功能低下甚至死亡现象，其中，造血干细胞、粒系祖细胞、红系祖细胞是辐射攻击的主要靶细胞，外周血细胞的数量随着照射剂量的增加而减少，其形态和功能也会随之发生改变[1]。因此，改善造血微环境，促进白细胞增殖，修复骨髓造血功能等有助于保护造血系统，修复辐射损伤。
3. 抗辐射天然产物
3.1 多糖类化合物
天然多糖包括植物多糖、动物多糖和微生物多糖。它们是一类具有免疫调节、抗肿瘤、抗辐射、抗炎、抗疲劳、抗衰老作用的生物大分子[9]。关于多糖的抗辐射作用的机制尚不清楚，一般认为与多糖的抗氧化，对造血系统的保护，引起免疫系统的效应增强以及诱导产生某些细胞因子等作用有关。
3.1.1 植物多糖
研究表明，大多数植物多糖有较为显著的抗辐射作用，能提高辐射诱导损伤的防护能力，改善辐射诱导的氧化损伤。其辅助保护辐射损伤的作用机制复杂，一般推测与其修复DNA损伤、消除自由基、增强免疫功能等有关[10]。张乃珣等[11]研究发现，酸性黑木耳多糖(AAP)和红松球果多酚的联合使用可以有效地清除体内自由基，降低自由基对体内DNA造成的损伤，显著提高对60Co γ射线诱导氧化损伤的防护能力。此外，白海娜等[12]发现原花青素与黑木耳多糖（AAP-4）同样有协同防护辐射诱导氧化损伤的作用。徐俊杰等[13]研究山药多糖对低强度连续微波辐射致小鼠免疫系统功能损伤的保护作用，发现正常动物组与辐射损伤组相比，不同剂量(200、400、800 mg/kg)的山药多糖可提高巨噬细胞的吞噬指数、T淋巴细胞的增殖刺激指数和血清IgG水平，并降低血清IL-4水平。表明山药多糖能明显改善低强度连续微波辐射对小鼠免疫系统的损害。胡淼等[14]报道，预先给药黑大蒜多糖（150~600 mg/kg）可减轻X射线辐射对小鼠免疫器官和全血白细胞、血小板的影响，提高脾脏的代偿性造血增殖能力，提高抗氧化酶水平，具有较好的辐射防护作用。Zhang等[15]发现大黄多糖(RTP)通过调控Nrf2及其下游蛋白HO-1，显著降低细胞凋亡和炎症因子，从而显著改善辐射诱导的肠道损伤。
3.1.2 动物多糖
国内外学者从动物体内提取出不同种类的多糖，尤其是海洋动物，如虾蟹动物的甲壳质、河蚌多糖、鲍鱼多糖等，具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗辐射等生物活性[16]。
3.1.3 微生物多糖
研究发现微生物中，尤其生活在高压、高辐射环境中的藻类，其多糖有着较为特殊的结构与生理特性，大多有较好的抗辐射效果。Kim等[17]在探讨低分子量岩藻多糖（LMF）对中波紫外线诱导的光老化的保护作用时发现，持续15周的中高剂量（2.0、1.0 mg/cm2）LMF治疗可对受到中波紫外线照射的小鼠光老化起到明显的保护作用，可抑制皱纹形成，皮肤水肿以及中性粒细胞在光老化病灶上的聚集。杨凯业等[18]报道称铁皮石斛多糖、褐藻多糖、灵芝多糖、竹荪多糖在50 mg/L的质量浓度下的复合作用可抑制紫外线辐射诱导的皮肤细胞光老化作用。
3.2 多酚类化合物
植物多酚是广泛存在于植物体内的一类次生代谢产物，包括黄酮类、花色苷类和酚酸类。研究表明，多酚类化合物含有多个酚羟基，具有显著的清除自由基能力，能减轻自由基对机体的伤害，从而起到辐射防护作用[19]。
Lekmine[20]等评价用阿尔及利亚南部特有植物Astragalus gombiformis Pomel地上部分制备的丁醇提取物的药理活性，采用防晒系数(SPF)等评价Astragalus gombiformis Pomel的光保护作用和抗氧化能力，结果表明提取物（SPF=37.78±0.85，SPF值>30的皮肤保护产品被认为是有效的紫外线辐射过滤器）具有良好的紫外线吸收能力，推测主要与其中的黄酮类和酚酸类化合物（主要为水飞蓟素、迷迭香酸、槲皮苷和山柰酚）的紫外吸收能力和抗氧化防御能力有关，具有潜在的辐射防护能力。
3.2.1 黄酮类化合物
黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环(A-与B-环)通过中央三碳原子相互连结而成的一系列化合物，其基本母核为2-苯基色原酮。黄酮类化合物是一类从中草药中提取的天然产物，被认为是一种有效的抗氧化剂，可以调控炎症介质的调节酶或转录因子，通过与DNA的相互作用影响氧化应激，增强基因组稳定，具有神经保护和辐射保护作用[21]。
金银花素(5,7-二羟基黄酮)是从蜂胶、蜂蜜和几种植物中提取的一种黄酮类化合物。Mansour等[22]发现给药金银花素(50 mg/kg）可提高受5 Gy红外线照射雄性Wister大鼠大脑中丙二醛(MDA)水平和半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）活性，这提示金银花素具有辐射致脑损伤的神经保护作用。Kale等[23]通过组织病理评估，显示槲皮素可显著减少辐射诱导的神经元变性和炎症浸润，揭示了槲皮素对辐射致脑损伤的神经保护作用。
Li等[24]证实芹菜素（4′,5,7-三羟基黄酮）能够一定程度上修复UVB诱导的人表皮角质形成细胞(HEKs)的毛细血管扩张性共济失调的异常突变，从而抑制HEKs细胞凋亡和坏死，表明芹菜素对中波紫外线损伤的HEKs具有新型的保护作用。Prasad等[25]报道水飞蓟宾（silibinin）可以防止中波紫外线诱导的胸腺嘧啶二聚体的形成，通过增加抑癌基因p53水平进而促进DNA修复和（或）启动受损细胞的凋亡。
曲克芦丁（TRX）是一种黄酮类化合物，广泛存在于茶叶、咖啡、谷类食品、各种水果和蔬菜中，具有抗辐射作用，Panat[26]对其清除自由基的能力和抗细胞凋亡活性进行了系统的研究。TRX能清除超氧物、NO和其他模型稳定的自由基，从而保护受辐照的细胞。
有些英国科学家研究发现，每天喝两杯绿茶、吃一个橘子，就可以帮助“电脑族”们抵御计算机辐射[27]。而儿茶素类化合物作为茶叶中的主要功能成分，具有显著的抗辐射作用。茶树中儿茶素类化合物主要包括，儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯及表没食子儿茶素没食子酸酯8种单体。其中，表没食子儿茶素没食子酸酯生理活性较为突出，具有抗氧化性和抗细胞凋亡活性，可预防不同刺激对组织的损伤。Korystova等[28]研究发现在对辐射诱导的大鼠主动脉损伤的预防作用中，发现红茶比绿茶更加有效，即使浓度低于1 g/100 ml的红茶也能够有效预防红外线对主动脉造成的损伤。红茶中的儿茶素含量明显低于绿茶，但两种茶中的黄酮醇含量几乎相等。儿茶素、表没食子儿茶素和表没食子儿茶素没食子酸酯可增加大鼠主动脉的氧化应激，而黄酮醇可降低辐射诱导的氧化应激。因此，红茶药效的提高是由于儿茶素含量的降低使黄酮醇的正向调节作用更大程度地得到发挥所致。
3.2.2 酚酸类化合物
酚酸类化合物系指具有多羟基的芳香羧酸类化合物，主要以糖、酯以及有机酸的形式存在于植物中，现代研究表明酚酸类化合物能够清除体内多种自由基，具有良好的抗氧化活性和潜在的辐射防护作用。
Milton等[29]报道，鱼腥草细胞培养物的甲醇提取物因细胞产生酚类次生代谢物而具有潜在的光保护作用，结果显示鱼腥草细胞的甲醇提取物(310～2500 g/ml)能够显著提高受紫外线照射的3T3-Swiss白化成纤维细胞活力。提取物的LC-MS化学分析表明，其总酚和总酚酸含量（主要为没食子酸和毛蕊花苷）较高，具有特征的紫外吸收峰(第一和第二波段的峰值分别为294和330 nm)，能够抵消紫外线对皮肤的有害影响。
Abozaid等[30]报道肉桂酸纳米颗粒可作为一种辐射诱导胰腺炎的氧化还原信号通路的调节剂，首先用I-精氨酸和γ射线诱导大鼠患急性胰腺炎，口服肉桂酸纳米颗粒(CA-NPs)后，急性胰腺炎的严重程度及血清淀粉酶和脂肪酶水平均降低。同时，胰腺组织的MDA水平显著降低，谷胱甘肽的消耗显著恢复，caspase-3水平降低，可明显改善胰腺组织损伤或凋亡。因此，肉桂酸纳米颗粒对辐射诱导的急性胰腺炎具有较好的治疗潜力。Liu等[31]研究发现姜黄素（Cur）对长波紫外线辐射诱导的人皮肤成纤维细胞（HDFs）光老化具有一定的保护作用。Zhang等[32]发现白藜芦醇通过激活Sirtuin1 (Sirt1，组蛋白去乙酰化酶家族成员之一，可减轻炎症损伤)减轻辐射诱导的小鼠肠道损伤。周瑞芳等[33]研究表明，丹酚酸B可减轻γ射线辐射诱导的造血系统损伤和骨髓细胞的DNA及蛋白质的减少，恢复小鼠免疫系统的辐射损伤，具有显著的抗γ射线辐射作用。
3.2.3 花色苷
花色苷是花青素和糖以糖苷键结合而成的一种化合物，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，起到保护植物抗氧化的作用。其抗氧化和消除自由基能力可防护不同射线辐射，能够发挥独特的生理效应。
Fernandes等[34]发现花色苷家族成员（矢车菊色苷、锦葵色苷及其衍生色素）具有促进皮肤维持健康的活性，研究表明大部分化合物能够抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单孢菌菌株的生长繁殖，减少HEKs和HDF活性氧的产生，抑制皮肤降解酶的活性且无细胞毒性作用，具有一定的紫外线过滤作用。
Targhi等[35]研究黑桑花色苷对大鼠肝组织和骨髓细胞的辐射防护作用，以 60Co γ射线远距放射（3 Gy和6 Gy）建立大鼠辐射损伤模型，随后腹腔注射200 mg/kg的黑桑花色苷，结果显示黑桑花色苷可降低大鼠肝脏MDA和SOD的水平，降低γ射线照射对大鼠骨髓细胞和肝脏的遗传毒性和细胞毒性，有潜在的辐射保护作用。
3.3 皂苷类化合物
皂苷（saponin）类化合物是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷，存在于人参、桔梗、刺五加等许多中草药中，在增强免疫、抗肿瘤、抗炎等方面具有显著的生物活性。研究表明人参皂苷的抗辐射机制与清除自由基、抗氧化活性，与其对心血管系统、免疫系统的保护作用以及对细胞凋亡的抑制作用有关[36]。
Wen[37]等研究黄芪甲苷对中波紫外线诱导的大鼠真皮成纤维细胞早衰的抗光老化作用，结果显示黄芪甲苷不仅能通过激活细胞外调解蛋白激酶ERK和丝裂原活化蛋白激酶p38信号抑制中波紫外线诱导的胶原-I的降解，还通过激活细胞自噬增加胶原-I的积累，从而保护中波紫外线诱导的光老化细胞，表明黄芪甲苷在抗光老化治疗中的潜在优势。
Wang等[38]分析柴胡皂苷-d (SSd)对肝癌细胞自噬活性和放射敏感性的影响，SSd通过抑制mTOR磷酸化促进肝癌细胞自噬，增加辐射诱导的肝癌细胞凋亡并且抑制肝癌细胞的增殖，为肝癌的放射增敏治疗提供了一种可能的途径。
Kim等[39]研究知母皂苷A-III（TA-III）对中波紫外线诱导的HEKs和HDF侵袭效应的保护作用时发现，TA-III在非细胞毒性剂量下（50 nmol/L）以剂量依赖的方式抑制中波紫外线诱导的环氧合酶-2（COX-2）、基质金属蛋白酶-9（MMP-9）转录和蛋白表达水平，降低中波紫外线诱导的原代皮肤细胞的侵袭，组织肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）和COX-2在HEKs中的过度表达，表明其具有光保护剂的开发潜力。
3.4 其他
除了上述多糖类、多酚类以及皂苷类化合物，天然产物中的许多其他化合物同样具有良好的辐射防护作用，包括维生素类、蛋白类、无机成分、稀有元素等。
Rostami等[40]研究发现预先摄入硒和维生素E能够对X射线辐射引起的遗传损害起到一定的防护作用。段一凡等[41]报道茶叶籽不饱和脂肪酸对中波紫外线诱导的HEKs损伤具有保护作用。Jaisin等[42]研究发现胡椒碱（10～40 µmol/L）预处理可抑制中波紫外线诱导的炎症信号通路，减弱HEKs的细胞毒性并且抑制其凋亡。这提示胡椒碱的抗炎作用能保护HEKs免受中波紫外线辐射的损伤，可作为一种紫外线辐射诱导皮肤炎症的有效治疗手段。
4. 结语
近年来，国内外越来越重视辐射损伤的防护，抗辐射药物的寻找也变得十分紧迫。而与传统的化学合成药物相比，天然来源的药物具有活性高、选择性强、毒副作用小等优点，作为抗辐射药物有着广阔的开发前景。但是抗辐射天然产物的筛选方法耗时耗力，因此建立高通量、高专属性的抗辐射天然产物筛选方法意义重大。此外，对已有的天然产物进行结构改造，以期获得抗辐射活性更高或毒副作用更小的衍生物以及提高抗辐射天然产物的提取纯化效率等皆是未来抗辐射天然产物研究的重点和难点。
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图 1 模型组与对照组样本聚合度与OTU含量
A. 门水平的PLS-DA图；B.种水平的PLS-DA图；C.样本OTU数目Venn图模型组n = 3，编号M1、M2、M3；对照组n=3，编号C1、C2、C3
表 1 Alpha多样性指数表
组别 Sobs指数 Ace指数 Shannon指数 Simpson指数 对照组C1 701 712.782842 5.213487 0.016805 对照组C2 535 555.895755 2.418362 0.263764 对照组C3 894 912.018376 4.549837 0.054558 模型组M1 1885 1899.991681 6.43408 0.005768 模型组M2 882 892.237411 5.444351 0.018387 模型组M3 1284 1301.268936 6.109346 0.005465 
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[1] CUETO J, DÍAZ O, GARTEIZ D, et al. The efficacy of laparoscopic surgery in the diagnosis and treatment of peritonitis. Experience with 107 cases in Mexico City[J]. Surg Endosc,1997,11(4):366-370. doi: 10.1007/s004649900365 [2] 邹东寰, 肖琳, 李涛, 等. 妇科腹腔镜术后切口感染病原菌调查分析[J]. 中华医院感染学杂志, 2016, 26(8):1851-1853. [3] MATSUKUMA S, TOKUMITSU Y, NAKAGAMI Y, et al. Laparoscopic resection reduces superficial surgical site infection in liver surgery[J]. Surg Endosc,2021,35(12):7131-7141. doi: 10.1007/s00464-020-08233-9 [4] 魏明, 王园园, 张兴, 等. 胃肠外科腹腔镜切口感染病原菌及感染原因分析[J]. 河北医科大学学报, 2020, 41(2):142-144,153. doi: 10.3969/j.issn.1007-3205.2020.02.005 [5] 王淑媛, 郑祺, 陈云杰, 等. 胃癌腹腔镜术后医院感染相关因素分析[J]. 中华医院感染学杂志, 2018, 28(10):1526-1528,1551. [6] ZARLASHT F, KHAN M. A case of recurrent Pasteurella bacteremia in an immunocompetent patient with no animal bite[J]. Am J Case Rep,2018,19:95-98. doi: 10.12659/AJCR.907251 [7] CHATELIER E, MAHIEU R, HAMEL J F, et al. Pasteurella bacteraemia: impact of comorbidities on outcome, based on a case series and literature review[J]. Int J Infect Dis,2020,92:89-96. doi: 10.1016/j.ijid.2020.01.003 [8] FAN X, CHEN Y J, LIU Y Q, et al. First case of bloodstream infection caused by Ruminococcus gnavus in an 85 year old man in China[J]. Lab Med,2022,53(2):e36-e39. doi: 10.1093/labmed/lmab070 [9] HALL A B, YASSOUR M, SAUK J, et al. A novel Ruminococcus gnavus clade enriched in inflammatory bowel disease patients[J]. Genome Med,2017,9(1):103. doi: 10.1186/s13073-017-0490-5 [10] NASIR N, SAYEED M A, JAMIL B. Ralstonia pickettii bacteremia: an emerging infection in a tertiary care hospital setting[J]. Cureus,2019,11(7):e5084. [11] KECHKER P, SENDEROVICH Y, KEN-DROR S, et al. Tsukamurella pulmonis conjunctivitis in patients with an underlying nasolacrimal duct obstruction - report of two cases[J]. Access Microbiol,2021,3(2):000185. [12] TONGTOYAI J, TATAKHAM N, CHERDTRAKULKIAT T, et al. Neisseria meningitidis urethritis in a Thai male[J]. J Health Sci Med Res JHSMR,2021,39(3):251-255. -
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