神经酰胺及其相关信号通路介导活体水平辐射损伤信号产生的作用机制

The radiation-induced bystander effect in vivo (RIBE) is very significant for the healthy risk assessment at low doses, as well as cancer therapy. Ceramide, as the second message in the cell, has been reported to have the close relationship with radiation induced bystander effects. Using single particle microbeam and molecular genetic method, our previous study showed that Ceramide might involve in the signal transduction of RIBE from somatic cells to germ cells in the model animal C.elegans after the proton microbeam irradiation of pharynx. In the present study, we will further investigate the levels and distribution of Ceramide in C.elegans, the effects of radiation on the metabolism of Ceramide, the downstream pathways of Cermaide involving in the spatial processes of signals in C.elegans, using the methods of microbeam, RNAi and molecular probes etc. These results are expected to clarify the regulation procedures and molecular mechanisms of ceramid and its downstream signaling pathways to the RIBE in C.elegans.

解析和研究活体水平辐射旁效应及其作用机制对于低剂量辐射防护和肿瘤治疗具有重要的意义。神经酰胺（Ceramide），作为细胞内脂质的第二信使，已被报道与细胞水平辐射损伤信号的产生和传导有重要的关联。利用单粒子定点精确照射系统和突变体遗传学的方法，我们前期研究显示神经酰胺可能参与了线虫活体辐射旁效应信号在体细胞和生殖细胞的传导。本项目将在此基础上，利用特定分子探针、线虫RNA干涉技术和突变品系，深入探讨精确定点照射对线虫体内神经酰胺表达和分布的影响，研究神经酰胺上下游代谢和激活途径影响辐射旁效应的空间作用过程和相关信号通路，初步明确损伤信号从体细胞到生殖细胞的调控过程和分子机制，为辐射防护和肿瘤治疗提供可供参考的实验数据和理论依据。

活体水平辐射旁效应研究对于低剂量辐射防护和肿瘤治疗具有重要的意义。然而，目前关于辐射旁效应，特别是活体水平辐射旁效应的作用机制以及信号产生与传导过程并不清楚。神经酰胺（Ceramide），作为细胞内脂质的第二信使，在细胞增殖、分化、生长抑制和凋亡等多种细胞活动中发挥调节作用。我们前期的研究发现，粒子精确照射线虫后食道球，可以导致损伤信号从体细胞向生殖细胞的传导。本项目深入探讨了神经酰胺及其相关信号通路介导活体水平辐射损伤信号产生过程和作用机制。研究首先基于自主研发的单粒子精确照射微束装置和模式生物秀丽隐杆线虫，以生殖腺细胞凋亡、DNA双链断裂、ROS为生物学终点并结合RNA干扰技术以及qRT-PCR技术，在活体水平探究了辐射旁效应的空间作用机制以及神经酰胺在辐射旁效应中的作用，发现定点辐照可通过DNA 损伤响应途径诱导线虫体内不同器官间的辐射旁效应，且神经酰胺参与该过程；同时，结合γ射线全身辐照，以凋亡、ROS、线粒体膜电位为生物学终点，进一步探究神经酰胺在辐射损伤中的信号分子机制，显示神经酰胺通过ROS诱导辐射引起线虫生殖腺细胞凋亡过程，且神经酰胺与辐射后线粒体膜电位的变化密切相关，此外，神经酰胺在MAPK通路中的pmk-1和mpk-1上游发挥其促凋亡功能。本研究从个体、组织和细胞水平阐明了第二信使神经酰胺在辐射损伤中的信号分子机制，研究结果为辐射防护和肿瘤治疗提供可供参考的实验数据和理论依据。