类型a
主要作者与研究机构及发表信息
本研究的主要作者包括Shihua Deng、Yueyan Yang、Shuang He和Zixin Chen(共同第一作者),以及通讯作者Dongming Wu、Kejian Pan和Ying Xu。研究由成都医学院临床医学院、成都医学院第一附属医院临床实验室,以及四川放射治疗与临床研究中心等机构合作完成。论文发表于《Journal of Translational Medicine》期刊,发表时间为2025年。
学术背景
该研究属于生物医学领域,专注于辐射诱导肺损伤(Radiation-Induced Lung Injury, RILI)的机制及其潜在治疗策略。RILI是胸部肿瘤放疗后最常见的并发症之一,在接受胸部肿瘤放疗的患者中,14.6%-37.2%会出现RILI。这种损伤分为两个阶段:早期的放射性肺炎和晚期不可逆的肺纤维化。尽管已有研究表明炎症小体(inflammasome)和焦亡(pyroptosis)在RILI中起重要作用,但其具体机制尚未完全阐明,且目前缺乏安全有效的治疗药物。为此,研究团队提出了一种基于重组蛋白Flagellin A N/C(FLAA N/C)的干预策略,并通过实验验证了其在减轻RILI中的作用。
研究流程
该研究主要包括以下实验流程:
动物模型与细胞模型构建
研究使用了C57BL/6小鼠(8-10周龄)和人支气管上皮细胞系BEAS-2B。小鼠被随机分为对照组、辐射组(IR组)、FLAA N/C处理组(IR+FLAA N/C组)等。细胞模型则通过X射线照射(15 Gy)模拟辐射损伤。
FLAA N/C对辐射诱导损伤的影响
在体内实验中,通过H&E染色评估肺组织形态学变化,TUNEL染色检测细胞死亡,ELISA检测炎性因子(如IL-1β、TNF-α、IL-6)水平。在体外实验中,采用CCK-8法检测细胞活力,LDH释放实验评估细胞膜完整性,Edu实验检测细胞增殖能力。
焦亡相关机制研究
使用Western blotting(WB)、免疫荧光(IF)和免疫组化(IHC)技术检测焦亡标志物(如Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β、IL-18)的表达。此外,通过透射电子显微镜(TEM)观察自噬体形成情况,结合荧光共定位分析研究FLAA N/C对NAIP/NLRC4/ASC炎症小体自噬的影响。
自噬与焦亡抑制的关系
为验证FLAA N/C通过促进自噬抑制焦亡的机制,研究采用了Beclin1条件性敲除小鼠(Beclin1+/−)和NLRC4基因敲除小鼠(NLRC4−/−)。同时,利用自噬抑制剂3-MA处理细胞,观察其对FLAA N/C功能的影响。
FLAA N/C D0结构域的功能验证
构建了缺失D0结构域的FLAA N/C突变体(ΔFLAA N/C),并比较其与完整FLAA N/C在焦亡抑制中的差异。
主要结果
1. FLAA N/C对辐射诱导损伤的保护作用
FLAA N/C显著减轻了辐射引起的肺组织损伤,表现为H&E染色显示的肺组织形态改善、TUNEL阳性细胞减少、BALF中总蛋白浓度降低及炎性因子水平下降。在体外实验中,FLAA N/C提高了细胞活力,减少了LDH释放,并降低了炎性因子分泌。
FLAA N/C抑制焦亡的机制
WB和IF结果显示,FLAA N/C显著降低了Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β和IL-18的表达,表明其能够有效抑制焦亡。进一步研究发现,FLAA N/C通过激活NAIP/NLRC4/ASC炎症小体并促进其自噬降解,从而消耗ASC,阻断NLRP3和AIM2炎症小体介导的焦亡信号通路。
自噬的关键作用
TEM和荧光共定位分析显示,FLAA N/C显著增加了自噬体数量,并促进了LC3与NAIP/NLRC4/ASC炎症小体的共定位。Beclin1敲除或3-MA处理显著削弱了FLAA N/C的保护作用,表明自噬在FLAA N/C抑制焦亡的过程中起关键作用。
D0结构域的重要性
ΔFLAA N/C无法竞争性结合NLRC4,且失去了促进自噬和抑制焦亡的能力,说明FLAA N/C的D0结构域对其功能至关重要。
结论与意义
本研究表明,FLAA N/C通过促进NAIP/NLRC4/ASC炎症小体的自噬降解,有效抑制了辐射诱导的焦亡,从而减轻了RILI。这一发现揭示了FLAA N/C作为一种新型抗RILI药物的潜力,为开发更安全有效的放疗保护策略提供了理论基础。
研究亮点
1. 重要发现
- FLAA N/C通过激活NAIP/NLRC4/ASC炎症小体并促进其自噬降解,抑制了焦亡。 - 自噬在FLAA N/C抑制焦亡的过程中发挥了关键作用。
方法创新
研究目标特殊性
其他有价值内容
研究还探讨了FLAA N/C在其他程序性细胞死亡途径中的潜在作用,并提出了未来研究方向,包括在辐射诱导肺纤维化模型中的应用及临床样本验证。这些内容为后续研究奠定了基础。