miR-34a/Atg4B介导的自噬调控在放射性认知损害中的作用研究

Radiation-induced cognitive impairment has become an important research topic in the field of radiation medicine with the extensive use of ionizing radiation. However，so far the underlying mechanisms are not well understood, thus posing a huge obstacle for the prevention and treatment of this disease. Our own previous research results have demonstrated that radiation-induced damage of the hippocampal neurons and inhibition in neurogenesis are important mechanisms underlying radiation-induced cognitive impairment. Furthermore autophagy might be involved in these two pathological processes. Therefore, we propose to investigate the role of autophagy in radiation-induced neuronal damage and inhibition of neurogenesis and the underlying regulatory mechanisms. By using a rat model of radiation-induced cognitive damage established by us, we will first evaluate whether downregulated autophagy caused by radiation contributes to radiation-induced cognitive impairment in vivo. Then the effects of autophagy on radiation-caused damage in neurons and inhibition in neurogenesis will be investigated in vitro, followed by further investigation of underlying regulatory mechanisms of miR-34a/Atg4B. Finally, in vivo experiment will be performed to demonstrate that miR-34a might be a new target for prevention and treatment of radiation-induced cognitive impairment. The demonstration of the hypotheses above could provide an experimental and theoretical foundation for the new prevention and treatment methods for radiation-induced cognitive impairment.

随着电离辐射的深入广泛运用，放射性认知损害已成为放射医学研究的热点；目前由于其发生机制尚不明确，因而缺乏有效的治疗手段。我们前期的研究表明，神经元放射损伤和神经发生受到抑制在放射性认知损害的发生过程中发挥着关键作用，自噬可能参与此过程。本项目拟进一步验证和探讨：自噬调控在神经元放射损伤和神经发生抑制中的作用及其机制。首先运用已建立的放射性认知损害大鼠模型，在动物水平评估电离辐射所致的自噬下调对于认知功能损害的影响。然后在细胞水平研究电离辐射诱导的自噬异常变化，对神经元放射损伤和神经发生抑制的影响。随后结合文献和预实验结果，探索关键分子miR-34a/Atg4B在其中的调控机制，最后在动物水平进行治疗性实验，验证miR-34a可能是靶向治疗放射性认知损害的重要靶点。如能明确上述科学假设，可为放射性认知损害的防治提供重要的理论参考。

随着电离辐射的深入广泛运用，放射性认知损害已成为放射医学研究的热点，目前由于其发生机制尚不明确，因而缺乏有效的治疗手段。本项目在原有课题的研究基础上，探讨自噬调控在神经元放射损伤和神经发生抑制中的作用机制。首先检测神经干细胞接受电离辐射照射后自噬发生与照射剂量的关系，发现0.5 Gy以上的X射线照射即可诱导自噬激活。通过慢病毒shRNA感染神经干细胞干扰自噬蛋白Atg7表达，下调细胞自噬水平后，发现神经干细胞受照后凋亡率显著增加，说明抑制自噬极大地增加神经干细胞对电离辐射的敏感性。此外，Atg7敲低的神经干细胞受照后与干性相关的蛋白nestin表达下降、形成神经球的数目和直径减少、向神经元和神经胶质细胞分化的能力降低。进一步研究发现小鼠海马区受照后，miR-34a表达呈剂量依赖性增加，而多项研究显示自噬相关基因Atg4B是miR-34a的靶基因。miR-34a杂合基因敲除小鼠海马区神经元凋亡率降低，小胶质细胞激活较少，炎症因子分泌减少且神经发生受抑制程度减轻，行为学实验结果显示其放射性认知功能障碍有所缓解。此外，我们发现小鼠海马组织受照后发生铁死亡，其中神经元细胞是发生铁死亡的主要细胞群体，过表达SCD1可缓解神经元细胞铁死亡的水平。课题组在前期研究中发现的具有缓解放射性认知障碍作用的两种临床用药：米诺环素和特拉唑嗪的作用与减轻神经元细胞脂质过氧化，进而抑制铁死亡有关。上述研究揭示了自噬与miR-34a在电离辐射所致神经发生抑制和神经元损伤中发挥的作用，提示自噬可能成为防治放射性认知功能障碍的潜在靶点。研究结果对阐明电离辐射造成海马神经发生障碍和神经元损伤的机制具有重要参考，并为放射性认知损害的防治提供重要的理论参考。