基于凋亡蛋白合成元蘑多糖对辐射诱导脾细胞凋亡防护机制研究

Radiation damage has penetrated into all fields of people's lives, so looking for the natural radioprotective agent with high efficient, non-toxic and suitable for human long-term use is still an urgent scientific problem. The literatures reported that a variety of natural products could protect the body against the damage induced by radiation. However, these researches only revealed the radioprotective mechanism in view of apoptosis protein expression, and the protective mechanism based on apoptosis protein synthesis in endoplasmic reticulum pathway is rarely reported. Previous study found that the water-soluble polysaccharides from Hohenbuehelia serotina possessed significant radioprotective effect, and could effectively inhibit the splenocyte cycle arrest and apoptosis. However, the protective mechanism is not clear. Therefore, with the new angle of apoptosis protein synthesis, this subject deeply investigates the protective activity of NTHSP on splenocyte apoptosis induced by radiation based on endoplasmic reticulum apoptosis pathway, comprehensively evaluates the effect of radiation on the related apoptosis protein expression profile of the mice splenocytes, analyzes the expression profile of apoptosis protein mRNA and the related ribosomes in splenocytes, and then explores the migration and expression kinetics of mRNA and ribosomes in stress process, thereby reveals the radioprotective mechanism of NTHSP on radiation damage from the angle of apoptosis protein translation, and provides theoretical and experimental evidence for the application of NTHSP in the health care field.

辐射损伤现已渗透到人们生活的各个领域，寻找出高效、无毒、适宜人体长期服用的天然辐射防护剂仍是一个亟待解决的科研难题。研究发现多种天然产物能够对辐射诱导的机体损伤发挥防护作用，然而这些研究仅从对凋亡蛋白表达的影响角度揭示辐射防护机制，而对于其基于内质网途径中凋亡蛋白合成的防护作用机制还鲜有报道。前期研究发现水溶性元蘑多糖（NTHSP）具有显著的辐射防护功效，能够有效的抑制辐射诱导脾细胞周期阻滞和脾细胞凋亡，然而其防护机制仍不清楚。因此，本项目基于崭新的凋亡蛋白合成理论深入研究NTHSP对辐射诱导脾细胞内质网凋亡途径的防护作用，全面评价辐射对小鼠脾细胞中相关凋亡蛋白表达的影响，并对脾细胞中凋亡蛋白mRNA的表达图谱及相关核糖体进行分析，探索其在应激过程中迁移和表达的动力学规律，从凋亡蛋白翻译合成的角度揭示NTHSP对辐射损伤的防护作用机制，为NTHSP在医疗保健领域中的应用提供理论和实验依据。

随着科技的迅速发展，电离辐射已经应用到我们生活的各个领域，包括通讯、能源、航天、医疗等。伴随着电离辐射的广泛应用，由于人们过多的暴露在辐射条件下，在人体内产生急性或亚急性的辐射损伤，随之而来的就是各种疾病的发生。因此，寻找出能够对人体发挥日常防护作用的辐射防护剂成为亟待解决的科研问题。前期研究发现从产自我国东北地区的元蘑中分离的元蘑多糖具有显著的辐射防护功能，能够通过促进小鼠脾细胞增殖，抑制辐射诱导的小鼠脾细胞周期阻滞，并对辐射产生的遗传毒性进行防护，进而抑制辐射诱导的小鼠脾细胞过度凋亡，从而发挥辐射防护的功效。然而，关于元蘑多糖的辐射防护作用分子机制仍不清楚。因此，本项目基于细胞凋亡的内质网途径深入的研究并揭示元蘑多糖的辐射防护作用机制。结果显示元蘑多糖通过阻滞小鼠脾细胞凋亡的内质网凋亡途径，从而抑制脾细胞过度凋亡。为了全面的揭示元蘑多糖的内质网作用通路，本项目全面的分析了内质网凋亡途径的PERK-ATF4-CHOP、ATF6-XBP1-CHOP、IRE1α-XBP1-CHOP以及Ca2+-Caspase-12通路，结果表明辐射均不同的程度增加内质网途径凋亡蛋白的表达，启动脾细胞的凋亡程序，诱导脾细胞发生过度凋亡。然而，给药元蘑多糖后能够显著的抑制凋亡蛋白的表达。为了进一步阐明元蘑多糖对凋亡蛋白的抑制作用，本项目从凋亡蛋白合成角度分析元蘑多糖对内质网途径凋亡蛋白mRNA表达情况的影响，结果显示元蘑多糖能够通过抑制内质网凋亡蛋白mRNA的表达，阻滞辐射诱导的脾细胞内质网凋亡蛋白的合成，从而对小鼠脾细胞发挥辐射防护的作用。本项目基于蛋白质合成的角度创新性的揭示出元蘑多糖的辐射防护作用机制，为元蘑多糖作为民用辐射防护剂的应用提供了理论依据。