【摘 要】
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线粒体是电离辐射作用的细胞核外重要靶点,由此产生的生物效应被称为线粒体途径非靶效应。造血组织为电离辐射敏感组织,造血损伤是急性放射病较早出现的病理变化,本研究以此为观察点,从细胞和小鼠整体动物水平探讨线粒体途径非靶效应在放射所致造血组织急性损伤中的作用及相关机制,重点研究线粒体DNA（mt DNA）断裂损伤及释放到细胞浆,激活胞浆中模式识别受体环磷酸鸟苷-腺苷合成酶（Cyclic GMP-AMP
【基金项目】
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国家自然科学基金资助,基金课题号:32171238,糖酵解关键酶ALDOA乳酸化修饰及其对细胞电离辐射损伤的调控作用和机制研究；
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线粒体是电离辐射作用的细胞核外重要靶点,由此产生的生物效应被称为线粒体途径非靶效应。造血组织为电离辐射敏感组织,造血损伤是急性放射病较早出现的病理变化,本研究以此为观察点,从细胞和小鼠整体动物水平探讨线粒体途径非靶效应在放射所致造血组织急性损伤中的作用及相关机制,重点研究线粒体DNA（mt DNA）断裂损伤及释放到细胞浆,激活胞浆中模式识别受体环磷酸鸟苷-腺苷合成酶（Cyclic GMP-AMP synthase,cGAS）信号通路,引发炎症免疫反应,由此导致或加重造血组织的放射损伤作用。目的:探讨mt DNA-cGAS/AIM2信号通路在电离辐射所致造血组织损伤中的作用,并探讨其作用机制。此研究将进一步加深对放射非靶效应机制和生物学意义的认识,还可能为减轻放射诱发的造血损伤的防治提供一种新的思路。方法:对小鼠骨髓细胞FDC-P1以及C57BL/6N雄性小鼠进行60Coγ射线照射,并进行线粒体外膜电压依赖阴离子通道蛋白VDAC抑制剂DIDS或cGAS抑制剂RU.521处理;实时荧光定量PCR验证cGAS/AIM2信号通路下游相关炎症因子表达水平的变化;蛋白质印迹法检测cGAS/AIM2信号通路下游相关蛋白的变化;流式细胞术检测FDC-P1细胞的细胞周期和细胞凋亡以及小鼠骨髓细胞的表型变化（造血干细胞/造血组细胞,骨髓细胞亚型）;H＆E染色检测小鼠骨髓组织和脾脏组织的病理变化。结果:（1）0-8Gy剂量范围γ射线照射FDC-P1细胞胞浆中mt DNA的定量PCR检测结果显示,照射后0.5 h胞浆中mt DNA水平就已上升,上升量随照射剂量的增加而增加,6 Gy照射到达峰值。VDAC抑制剂DIDS能够阻止胞浆mt DNA水平的增加。整体动物实验结果也显示,DIDS与6 Gyγ射线联合处理组小鼠,其骨髓单核细胞胞浆中mt DNA水平显著低于单纯照射组小鼠,同样表明DIDS能阻止mt DNA从线粒体释放进入胞浆中。（2）6 Gyγ射线处理FDC-P1细胞,照后12 h cGAS信号通路下游TBK1、IRF3蛋白的磷酸化水平增加,AIM2信号通路下游蛋白gasdermin-C、IL-1β蛋白表达水平增加;DIDS抑制剂与6 Gyγ射线联合处理FDC-P1细胞,能够在一定程度上抑制γ射线照射诱发的TBK1、IRF3蛋白的磷酸化,同时使gasdermin-C、IL-1β蛋白表达水平下降;FDC-P1细胞受照射后48 h I-IFN、IL-1β和IL-18表达增加,DIDS抑制剂能够在一定程度上阻止放射诱发FDC-P1细胞的I-IFN、IL-1β和IL-18的上升。（3）DIDS与2 Gyγ射线联合处理FDC-P1细胞后,能够降低放射引起的细胞凋亡率的增加。同样,DIDS与6 Gyγ射线联合处理C57BL/6N雄性小鼠,能够降低由照射引起的小鼠骨髓细胞凋亡的发生。此外,DIDS与4 Gyγ射线联合处理FDC-P1细胞,其G2/M期阻滞与单纯照射相比有所缓解。（4）6 Gyγ射线与DIDS联合处理C57BL/6N雄性小鼠与单纯照射组相比,外周血白细胞数量的恢复以及骨髓组织和脾脏组织的恢复更快。通过流式细胞术检测6 Gyγ射线与DIDS联合处理的C57BL/6N雄性小鼠骨髓组织中造血干细胞/造血组细胞（HSCs/HPCs）的数量以及亚细胞群的数量变化,通过与单纯照射组比较,发现联合应用DIDS能够促进小鼠HSCs/HPCs及骨髓细胞相应细胞亚群的恢复。同样,cGAS抑制剂RU.521也能够促进小鼠HSCs/HPCs的恢复以及相关骨髓细胞亚群的恢复。结论:（1）在细胞水平,γ射线照射FDC-P1细胞,mt DNA从线粒体释放到胞浆中的量随照射剂量的增加而增加,6 Gy达到峰值,线粒体外膜通道蛋白VADC1抑制剂DIDS能够抑制mt DNA的释放;胞浆mt DNA通过激活cGAS/AIM2信号通路,促使下游炎症因子I-IFN、IL-1β和IL-18表达增加,同时促进细胞凋亡的发生和G2/M期阻滞,DIDS能缓解上述改变。（2）在动物水平,6 Gyγ射线整体照射C57BL/6N小鼠,其骨髓有核细胞的胞浆中mt DNA水平显著增加,与细胞水平实验的结果一致;DIDS阻止mt DNA释放或cGAS抑制剂能够促进受照小鼠骨髓组织中HSCs/HPCs恢复,减轻造血组织损伤。
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