自噬對重離子引發的神經細胞死亡或凋亡的調控作用

《自噬對重離子引發的神經細胞死亡或凋亡的調控作用》是依託北京理工大學，由馬宏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：自噬對重離子引發的神經細胞死亡或凋亡的調控作用
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：馬宏
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

雖然重離子在太空輻射射線中所占比重較小，但因其能量高、危害大、防護難，成為空間輻射損傷效應研究的重點和難點。現有研究顯示輻射可誘發自噬等非細胞凋亡性的細胞死亡，並且自噬和凋亡存在著廣泛的聯繫，但是重離子輻射後自噬對凋亡的調控作用還不明確，分子機制的實驗證據還不充分。本課題以前期神經膠質瘤細胞輻射耐受機理研究中的自噬的保護作用為出發點，擬通過體內及體外兩個層面探尋自噬對輻射後細胞死亡或凋亡的調控作用，重點研究重離子輻射後神經細胞死亡的生命進程；同時，確定1-2個影響重離子輻射損傷效應的關鍵因子，探索運用分子生物學手段干預其表達、改變細胞輻射敏感性，以增強細胞抵抗空間輻射的自我防護能力的可行性。本研究成果將可能為空間輻射損傷生物防護策略提供有力的理論補充。

結題摘要

神經相關腫瘤具有抗輻射的特性，且放療後易發生腫瘤復發與侵潤，一直是腫瘤臨床治療的難題。我們選擇不同輻照敏感性的膠質瘤細胞和神經母細胞瘤細胞，對其輻射抗性機制開展研究，並從輻照後細胞的兩種主要死亡方式自噬和凋亡角度出發研究打破耐受的可能治療策略。 首先，輻射敏感性是DNA修復，細胞周期及DNA複製相關蛋白的相互作用的結果。輻照後細胞出現錯誤摺疊蛋白聚集及DNA損傷，與其相關的自噬活性變化顯著，P62蛋白在不同膠質瘤細胞的自噬程度強弱方面發揮了重要作用，自噬發生的調控蛋白mTOR對自噬具有抑制功能，一方面與ATG13-ATG1-ULK1複合體的抑制作用相關，另一方面同對P62蛋白降解途徑的抑制程度直接相關。同時，不同的膠質瘤細胞輻射後DR5介導的凋亡途徑基因富集，自噬可通過LC3B對凋亡蛋白caspase8的活性產生促進作用，該種相互作用的調控網路在原代膠質瘤細胞同樣起到關鍵調控作用。 其次，在建立的重離子輻照損傷的神經細胞模型中，發現核內調控因子HMGB1在胞內通過引發自噬，增加其重離子輻射耐受性。我們通過丙酮酸乙酯（Ethyl pyruvate）和Pyridone 6抑制HMGB1向細胞外的釋放，使其在胞內含量增加，導致膠質瘤U251細胞輻射耐受性增強，表現為存活率升高；低劑量（1 Gy）重離子輻照及輻照後24 h，細胞內HMGB1水平顯著性升高，此時，自噬水平（LC3B、Beclin1表達）也顯著性升高；在5 Gy劑量輻射及輻射後72 h，細胞內HMGB1水平逐漸降低，而胞外含量增加，同時LC3B和Beclin1胞內含量也明顯降低，凋亡水平明顯升高。提示在一定劑量（1 Gy）和時間（24 h）內，HMGB1在細胞內發揮促進自噬發生的作用，從而增加其輻射耐受性。但是隨著輻射劑量增加或者輻射後時間延長，輻射引起的凋亡使得HMGB1釋放到細胞外，胞內含量減少，進而使自噬水平降低，細胞出現死亡。結果表明以HMGB1相關的自噬通路作為靶點，進行藥物干預，可對臨床以重離子為工具進行放化療聯合治療神經膠質瘤提供新的策略。 本論文通過對不同膠質瘤細胞輻射敏感性機制及自噬促凋亡機制進行深入研究及探討。發現不同的膠質瘤細胞輻射抗性的調控存在重大的差別，自噬對凋亡的影響可作為臨床治療深入探討的靶點，為膠質瘤臨床治療提供了切實有效的治療方案。