E3泛素连接酶Iduna在放射性脊髓损伤中的作用研究

Radioactive spinal cord injury (SCI) is a secondary nervous system irreversible damage after radiotherapy. The detailed mechanism is unclear. We found a downward protein - the E3 ligase Iduna by proteomics differential screening in radioactive SCI rats after spinal cord injury. The literature showed that it played the role of endogenous neuroprotective molecules in cerebral ischemia reperfusion injury by inhibiting PARP1 mediated damage pathway. After rats receivied large doses of fractionated irradiation in spinal cord, we found that: ① Iduna down-regulated significantly; ② survival and activity of spinal neuron decreased; ③ PARP1 increased significantly. The information indicates that PARP1-dependent damage pathway might be involved in the pathological process of radioactive SCI. The reason of neuronal damage in spinal cord after high-dose radiation might be the Iduna down-regulation inducing the PARP1 pathway out of control. The study will regard Iduna down-regulation as target. We will integrated use molecular cloning, the lentiviral packaging, RNA interference, qPCR, Western-blot, confocal laser and cells in primary culture and other methods. We would try to explore the significance and molecular mechanisms of Iduna down-regulation in radioactive SCI from the level of cells and rats. The study would provide new targets for prevention and treatment of the disease.

放射性脊髓损伤（SCI）是一种继发于放疗后的神经系统不可逆损伤，详细机制不清。我们在放射性SCI大鼠损伤脊髓蛋白组学差异筛选中发现了一种下调的蛋白--E3连接酶Iduna。文献提示其在脑缺血再灌注损伤中扮演了内源性神经保护分子的角色，能够抑制PARP1介导的损伤通路。我们发现：大鼠接受脊髓大剂量分割照射后，①Iduna显著下调；②脊髓神经元存活率下降、活性降低；③ PARP1在损伤脊髓中含量明显增加。这些信息提示PARP1依赖性损伤通路很可能参与了放射性SCI的病理进程；而大剂量辐射后的脊髓神经元损伤可能与Iduna下调导致PARP1通路失调控有关。本研究以Iduna下调为着眼点，综合运用分子克隆、慢病毒包装、RNA干扰、qPCR、Western-blot、激光共聚焦和细胞原代培养等多种手段，从细胞和动物水平探索Iduna下调在放射性SCI病程中的意义及分子机制，为该病的防治提供新靶点。

放射性脊髓损伤（RSCI）是一种继发于放疗后以神经元损伤为重要病理特征的神经系统不可逆损伤。我们前期发现E3泛素连接酶Iduna在RSCI大鼠脊髓神经元损伤过程中具有重要作用，但分子机制不明。为此，我们以E3泛素连接酶Iduna的底物蛋白凋亡诱导因子（AIF）为切入点，围绕Iduna对AIF定位及表达水平的影响开展了本研究。目前已完成了项目申请书中的主要内容，获得了以下结果：大鼠胸段脊髓接受大剂量X射线照射后，1. 该区域前角运动神经元数量显著减少；2. 急性期神经元凋亡显著增多；3. 神经元细胞中E3泛素连接酶Iduna表达显著下调。细胞水平实验提示：神经元细胞接受大剂量X射线辐照后，4. 细胞凋亡显著增多；5. Iduna表达显著下调；6. AIF总水平变化不大，但细胞核内AIF含量明显增多；7. 上调Iduna表达能够促进AIF的泛素化降解，减少细胞核内AIF数量，改善X射线辐照诱导的细胞凋亡。本研究从细胞和动物水平探索Iduna下调在放射性SCI病程中的意义及分子机制，明确了Iduna-AIF机制在脊髓神经元辐照损伤中的作用，为该病的防治提供了新思路。.此外，我们针对现有细胞辐照损伤模型研究中存在的问题，寻找获得了能够模拟X射线辐照的化学模拟剂新制癌菌素(NCS)，系统评价了其致神经元细胞DNA损伤、细胞凋亡和对DNA损伤反应酶PARP1核内聚集的影响。结果发现：8. NCS能够引起神经元DNA断裂；9. 促进神经元细胞凋亡；10. 上调细胞核内DNA损伤效应酶PARP1的表达，上述效应与大剂量X射线辐照相当，可以作为细胞辐照损伤的化学模拟剂。以上研究内容严格按照申请书执行。本课题在实施期间培养硕士研究生2名，发表学术论文5篇，其中SCI收录1篇，中文核心文章4篇，另有1篇SCI文章处于审稿阶段。