阿曼托双黄酮的辐射防护作用机制研究

日益广泛使用的民用及军用核设施，在日常，尤其在地震等自然灾害情况下对人类造成巨大的核威胁。目前，可供临床使用的辐射防护药物品种单一，毒副作用明显，而基于传统辐射防护靶点的辐射防护药物研发进展缓慢，迫切需要发现新的辐射防护靶标以开发新的辐射防护药物。药物研发历史表明，研究天然产物药效结构的作用机制而获得药靶是药靶发现的重要来源之一。我们发现中药卷柏的单体结构阿曼托双黄酮在体内外模型上具确切的辐射防护作用；机理研究表明其具有一定但不显著的抗氧化活性和促进DNA损伤修复作用，提示其辐射防护作用极可能涉及以上两种经典抗辐射机制以外的其他机制。本申请拟综合采用细胞功能分析，基因表达谱、蛋白质组技术以及靶分子功能验证等手段，从细胞生理功能，分子网络层次阐明阿曼托双黄酮辐射防护作用机制并明确其作用分子靶标，研究有可能发现全新的辐射防护作用机制（靶点），为辐射防护药物的研发开辟一条新的途径。

阿曼托双黄酮是我们从中药卷柏发现的一种具有辐射防护作用的单体结构，本研究对阿曼托双黄酮的辐射防护作用机制进行了研究。阿曼托双黄酮在小鼠致死剂量辐射损伤模型上，显著提高小鼠存活率40%，并显著延长了小鼠的平均生存天数，此外，利用液质技术分析了口服阿曼托双黄酮后血液中化合物的存在形式，明确了其物质作用基础。病理分析表明，阿曼托双黄酮显著提高辐射损伤小鼠骨髓有核细胞数、内源性脾结节数和脾脏指数；促进造血干细胞在脾脏定居和形成集落的能力、增强小肠隐窝细胞的存活，促进肠黏膜上皮细胞的增生，从而促进辐射诱导的小肠黏膜损伤的修复；刺激骨髓残余造血干细胞的增殖分化，促进骨髓各类幼稚造血细胞的增生，进而促进骨髓造血功能的恢复。阿曼托双黄酮还显著减少骨髓中有微核的细胞数量。在辐射损伤的体外模型上，阿曼托双黄酮可以通过缓解G2期阻滞，增加G1期比例，保护V79细胞免于辐射诱导的DNA损伤发挥辐射防护作用。以上结果提示其辐射防护药理作用主要与修复辐射造成的造血功能损伤相关。.利用全基因组表达谱芯片对阿曼托双黄酮以及其他6种辐射防护剂作用的小鼠脑和骨髓的全基因组表达谱进行了分析，生物信息学挖掘发现在骨髓与大脑都有较显著变化的基因共有30个，其中与生物氧化和细胞周期可能相关的有五个基因：Ruvbl2, Tnfaip2, Atp6v1g2, Cks2, Rgs2。经荧光定量PCR和免疫印迹检测，阿曼托双黄酮对照射后小鼠骨髓Tnfaip2基因的表达有显著逆转作用。我们进一步在原代的小鼠骨髓细胞和造血干细胞（CD117阳性）辐射损伤模型上进行了相关实验，发现阿曼托双黄酮可以抑制辐射引起的骨髓细胞和造血干细胞的Tnfaip2和TNF-alpha的高表达。.本研究表明阿曼托双黄酮的辐射防护作用主要涉及改善辐射损伤后的造血功能，其分子机制主要涉及抑制造血细胞Tnfaip2基因，进而降低辐射后造血细胞TNF-alpha的表达、降低辐射引起的细胞凋亡等。研究基本明确了阿曼托双黄酮的药理学作用机制并提示Tnfaip2是一个潜在的辐射损伤防护作用靶分子。