白藜芦醇抑制辐射诱导的NLRP3炎症蛋白复合体激活的机理研究

【摘要】随着科学技术的发展,核技术的应用越来越广泛。但是核能在造福人类的同时,也给人类的健康与安全带来了严峻的挑战。此外,就目前统计,大约70%的癌症病人在治疗癌症的过程中需要使用放射治疗,可是射线在杀伤肿瘤细胞的同时,也会对正常组织细胞造成损伤。放疗产生的并发症严重的影响着患者的生活质量,同时也限制了放疗的应用和发展。因此,探索辐射损伤相关分子机制、开发辐射防护药物,对于国防和民用都具有不可忽略的意义。近来人们发现,电离辐射会引起机体炎性因子IL-1β升高,产生氧化应激反应,直接影响人们的身体健康。IL-1β是炎症反应的中心介质,研究表明IL-1β的分泌与炎症细胞中NLRP3炎症复合体相关,一旦被危险信号激活,该复合体就会切割proIL-1β使之转化为成熟的细胞因子IL-1β。然而关于NLRP3炎症复合体的调节机制目前所知还比较少,已经确定的机制有NLRP3转录表达必须依赖于NF-κB。Sirt1是Ⅲ型组蛋白去乙酰化酶,通过去乙酰化作用调节转录沉默、DNA损伤反应等重要细胞活动。转录因子NF-κB是其靶蛋白,Sirtl可以通过对NF-κB进行去乙酰化加工进而抑制NLRP3的表达,实现抗炎抗凋亡作用。有研究证实,源于葡萄提取物的多酚类天然活性成分白藜芦醇是Sirtl的天然激活剂,通过Sirt1途径,白藜芦醇对炎症性疾病表现出良好的治疗前景。在体外实验研究中,我们首先验证了Sirtl与IL-1β之间的关系,探索Sirtl在辐射诱导的IL-1β表达中的作用。结果显示,在受到照射后,间充质干细胞中IL-1β蛋白和mRNA水平显著升高；在预先给予Sirt1激活剂白藜芦醇后,抑制了辐射诱导的IL-1β表达,并且呈剂量依赖性。而且,在用小RNA沉默Sirtl或者使用烟酰胺抑制了胞内Sirtl后能显著地增强辐射诱导的IL-1β表达。这种效果是由于Sirtl抑制了核转录因子NF-κB的转录活性进而抑制了NLRP3炎症复合体的激活。综上,我们的结果表明在间充质干细胞中,白藜芦醇通过激活Sirtl抑制NF-κB的转录活性进而抑制了NLRP3复合体的形成,从而发挥抗炎效果。随后我们应用辐射诱发的小鼠肠道损伤模型,通过体内实验进一步验证白藜芦醇的辐射防护效果。将30只雄性的C57BL/6小鼠随机分为5组：(1)空白对照组：只给予溶剂；(2)单纯照射组：溶剂+7.2Gy全身照射；(3)低剂量白藜芦醇组：5Omg/kg白藜芦醇+7.2Gy全身照射；(4)中剂量白藜芦醇组：1OOmg/kg白藜芦醇+7.2Gy全身照射；(5)高剂量白藜芦醇组：200mg/kg白藜芦醇+7.2Gy全身照射。照前1周和照后2周每天给小鼠灌胃溶剂或白藜芦醇。收集小鼠血清检测IL-1β水平,将小鼠小肠组织用10%福尔马林中性固定液固定用于病理检测和免疫组化检测,取小鼠脾脏和胸腺等免疫器官进行蛋白印迹和RT-PCR检测。我们的实验结果表明,白藜芦醇可降低小鼠血清中IL-1p水平；而且病理学和免疫组化结果显示,辐射引起小肠组织粘性水肿,炎性细胞浸润,小肠组织中IL-1β水平升高,而白藜芦醇可明显抑制辐射诱导的IL-1p升高,改善辐射引起的小肠损伤；蛋白印迹和RT-PCR结果表明,白藜芦醇通过上调小鼠脾脏和胸腺Sirtl水平抑制了NLRP3的转录,进而降低了IL-1p的表达。综上,在体外实验中,白藜芦醇通过上调Sirtl蛋白抑制NLRP3的转录,进而降低了IL-1p的表达；同样,在体内白藜芦醇可以很好的分布于C57BL/6小鼠免疫器官,激活小鼠体内的Sirtl蛋白,抑制NLRP3进而降低IL-1p的表达,从而减轻辐射引起的肠损伤。本项目证实了白藜芦醇是一种有效的辐射保护药物,并且为辐射防护药物的开发极其作用机制提供重要的理论依据。
【作者】付岳；
【导师】樊飞跃；
【作者基本信息】北京协和医学院，放射医学，2014，博士
【关键词】白藜芦醇；Sirt1；NLRP3；IL-1β；辐射；

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