NR_040402经小胶质细胞极化介导放射性脑损伤的作用及其机制探讨

We have been demonstrated that overexpression of NR_040402 correlated with the poor prognosis in mouse and human with radiation-induced brain injury. Our data have been proved that NR_040402 was increased in mouse and human microglia after exposed to radiation and could bind to KLF4. Interaction of NR_040402 and KLF4 leads to a increase in recruitment of the coactivators p300 and PCAF to the promoter of prototypical Inflammatory target gene COX-2 on NF-κB pathway, which in turn promotes the expression of Inflammatory target gene that characterize the microglia M1 polarization phenotype and neuron damage associated with progression of pathologic conditions of radiation-induced brain injury. Based on our preliminary data, we first present that NR_040402 is one of the key genes in radiation-induced brain injury mediated by microglia polarization. To test the hypothesis, firstly, we will explore the physiological and functional roles of NR_040402 in radiation-induced brain injury by in vitro, in vivo and transgene mouse model; secondly, we will deeply detect the mechanism of NR_040402 in radiation-induced microglia polarization by using RIA-seq，RNA Pull-down assay and mass spectrometry; last but not least, the effect of NR_040402 and its related effectors will be identified by clinical multicenter sample of radiation-induced brain injury. From this work, the functional role of NR_040402 in radiation-induced brain injury and its progression will be explored and this will be helpful to discover NR_040402 as a potential therapeutic target in patients with radiation-induced brain injury.

前期我们发现NR_040402是小鼠及人放射性脑损伤的预后不良分子标志物，在小胶质细胞中与 KLF4直接结合，拦截了KLF4 对NF-κB通路两个调节分子P300和PCAF在M1相关炎性因子COX-2启动子上募集的阻止作用，进而增加了P300、PCAF的募集，介导COX-2的表达，使小胶质细胞发生M1极化，诱发神经元的损伤，促进放射性脑损伤过程。因此我们提出NR_040402是辐射诱导小胶质细胞极化以介导放射性脑损伤的关键分子之一。本项目拟通过体内外实验及转基因动物实验探讨NR_040402在放射性脑损伤中的生物学功能；并利用RNA Pull-down、质谱、RIA-Seq等技术探讨其促小胶质细胞极化的分子机制；再通过临床多中心大样本检测NR_040402及其相关蛋白质、miRNA 在预警放射性脑损伤的作用。本项目完成将揭示NR_040402经小胶质细胞极化介导放射性脑损伤的作用及其机制。

放射治疗是头颈部和颅内肿瘤患者重要的治疗手段。但作为放射治疗后常见的远期毒副反应，放射性脑损伤（RIBI）严重影响了长期生存肿瘤患者的生活质量，其中小胶质细胞被认为与放射性脑损伤的发生发展密切相关。长链非编码RNA （LncRNAs）被越来越多的研究证实参与一系列病理、生理学改变，但其在接受电离辐射的小胶质细胞中可能的作用尚缺乏相关研究。本研究的目的旨在探讨电离辐射损伤后小胶质细胞的表型变化，及长链非编码RNA在其中的作用及机制，初步明确是否可以通过改变长链非编码RNA的含量逆转或减缓放射性脑损伤的发生、发展。本课题利用蛋白质印迹法、荧光定量聚合酶链式反应及免疫荧光技术，发现电离辐射会引起小胶质细胞衰老样改变。结合生物信息学技术和荧光定量聚合酶链式反应技术发现，损伤后衰老的小胶质细胞具有炎症激活、DNA损伤反应及代谢改变三大特征，而电离辐射诱导差异表达的LncRNAs (RILs)与这三方面特征的分子信号相互调控。在炎症反应方面，其中两个RILs（ENSMUST00000190863和ENSMUST00000130679）的表达受主要炎症通路NF-κB及MAPK的调控，而这两个RILs的表达水平亦反过来通过调节NF-κB及MAPK中关键信号分子的磷酸化水平进而影响炎症因子的释放；在DNA损伤反应方面，DNA损伤的严重程度差异引起RILs表达谱的差异，其中一个RIL，ENSMUST00000130679，对DNA损伤反应起正向调控作用；在代谢方面，抑制了脂质合成可以显著降低由于电离辐射导致RILs变化的幅度。最后，应用共培养技术及免疫荧光分析法发现，抑制RILs（ENSMUST00000190863和ENSMUST00000130679）的含量明显缓解电离辐射后的小胶质细胞的神经毒性作用。因此，在电离辐射损伤的小胶质细胞中，RILs与其衰老的三大分子特征密切相关，提示RILs可能是放射性脑损伤潜在的防治靶点。