基于PARP-1靶分子研究刺梨黄酮干预胸腺细胞辐射损伤的机制

At present, the target and signal pathway of radioprotection for flavonoids from Rosa roxburghii Tratt (FRT) are not clear. Preliminary study showed :①FRT could improve the 30-day survival rate in irradiated mice and protect thymus。②there was a good correlation between the multiple effective constituents and PARP-1, which was found by drug design of computer aided (Pharm mapper and KEGG signal pathway) ; ②The results of pre-experiment showed that FRT could inhibit the activation of PARP-1 by inhibiting the activation of Caspase-3，which could prevent AIF transferring from cytoplasmic to nucleus. Cell and animal model of radiation damage will be established in this project. The method of molecular biology will be used to study the upstream signaling pathway for inhibition of FRT on PARP-1 and that FRT inhibited PARP-1 activated to inhibit the downstream AIF transferring from cytoplasmic to nuclear, which will make mechanism of regulation of FRT on target PARP-1 and its signal transduction pathway clear. Radioprotection connotation of FRT will be explained from the angles of target and signal pathway through the study of the molecular mechanism of radiation protection of FRT, which will provide direction for target drugs of radioprotection.

刺梨黄酮（FRT）的辐射防护作用已基本明确，而其作用的靶点和信号通路尚不明确。前期研究显示，①FRT 60 mg/kg能够提高受辐射小鼠的30天存活率，保护胸腺组织；②计算机辅助药物设计（PharmMapper 和KEGG信号通路分析）发现其多种有效成分与PARP-1靶点分子有较好的相关性；③FRT可以通过抑制Caspase-3的激活抑制PARP-1的剪切激活进而阻止AIF发生胞浆-胞核的转位；提示FRT的辐射防护作用可能与调控靶分子PARP-1及其信号通路有关。本课题拟建立辐射损伤细胞和动物模型，采用分子生物学的方法，研究①FRT对PARP-1抑制的上游信号通路；②FRT抑制剪切激活的PARP-1进而抑制其下游AIF发生胞质-胞核转位，保护细胞DNA损伤。通过研究，明确FRT对靶分子PARP-1及其信号通路的调控机制，从靶点和信号通路的角度解释其作用内涵，为辐射防护靶药物的寻找提供依据。

辐射损伤目前缺乏理想的预防和治疗药物， 黄酮类是迄今为止发现的具有显著辐射防护作用的一类化合物， 因作用的分子机制不明确而限制了其在辐射损伤防治的临床应用， 因此， 探索黄酮类化合物的辐射防护作用靶点和信号通路，进而为临床防治辐射损伤提供策略及有效靶药物，具有重要意义。刺梨黄酮(Rosa roxburghii Tratt. FRT)是从刺梨中提取的黄酮部位，鉴于其是一种很好的抗氧化剂， 本课题组通过实验首次发现 FRT 的辐射防护作用，对 FRT 显著的辐射防护效果，如何诠释其科学内涵是亟待解决的问题。本课题进行了以下三个方面的研究：1.细胞辐射损伤模型的建立及实验条件的优化；2.FRT 对 PARP-1 干预的体外研究；3.用PARP-1敲基因动物进行动物水平实验验证。通过课题研究得到如下结果：1.综合给药时间和作用疗效，照射前2h为FRT的最佳给药时间；FRT在12.5-100μg/mL内无明显细胞毒性，FRT 100μg/mL细胞存活率达到最大89.7%； PARP-1 的最佳检测时间为辐射后6h。2.FRT能抑制辐射后胸腺细胞的凋亡，与抑制Caspase-3/8/9、 PARP-1、 AIF的激活有关；抑制辐射后的炎症相关分子的激活，与减少ICAM-1，IL-1α，IL-6，TNF-α，NF-κB有关，与VCAM-1无关；降低辐射后骨髓细胞 Ｇ２期的细胞比例及增高 Ｇ１、Ｓ 期的细胞所占比例；同时减少DNA双键断裂的程度，提高细胞的辐射抗性。3. FRT30 mg/kg,60 mg/有效改善辐射后胸腺组织的病理学变化；减少辐射后胸腺体积的萎缩；降低辐射后胸腺和血清中 ROS 表达；抑制胸腺组织的细胞凋亡；在蛋白和mRNA方面，FRT抑制Caspase-3/8/9/10，PARP-1，AIF的激活。PARP-1 -/- 小鼠实验结果表明FRT是通过调控PARP-1/AIF信号通路和保护DNA 抵抗辐射损伤。通过本项目的研究，有望从药物作用靶点及信号通路角度揭示 FRT 的辐射防护作用的分子机制， 为下一步进行 FRT 的辐射防护分子机制中其他靶点和信号通路的寻找提供借鉴并打下扎实基础，也为辐射防护靶药物的寻找提供方向，对提高我国临床辐射损伤救治和肿瘤放疗疗效具有重要意义。