【摘 要】
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目的:放射性肺炎是限制胸部肿瘤放疗的重要因素,泛素特异性肽酶11(USP11)被认为参与细胞周期调控、DNA损伤修复及炎症反应等多种生物学过程,但其在放射性肺炎中的作用尚不明确。本研究拟探索USP11在放射性肺炎发生中的生物学作用及具体机制,为放射性肺炎的治疗提供新思路和新方法。方法:1.采用小动物精准照射仪照射小鼠全胸20 Gy X射线及生物学辐照仪照射小鼠全身9 Gy X射线,分别建立小鼠全胸
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目的:放射性肺炎是限制胸部肿瘤放疗的重要因素,泛素特异性肽酶11(USP11)被认为参与细胞周期调控、DNA损伤修复及炎症反应等多种生物学过程,但其在放射性肺炎中的作用尚不明确。本研究拟探索USP11在放射性肺炎发生中的生物学作用及具体机制,为放射性肺炎的治疗提供新思路和新方法。方法:1.采用小动物精准照射仪照射小鼠全胸20 Gy X射线及生物学辐照仪照射小鼠全身9 Gy X射线,分别建立小鼠全胸及全身照射的放射性肺炎模型:采用RT-PCR、ELISA、免疫组化染色、电镜、荧光示踪以及AB-PAS染色等实验分别检测电离辐射后USP11基因敲除小鼠(Usp11-/-)及野生型小鼠(Usp11+/+)肺组织中细胞因子、紧密连接及粘液层改变情况,在体内阐明敲除USP11表达对小鼠放射性肺炎发生及屏障破坏的影响;2.采用HE染色、RT-PCR以及ELISA等实验探讨USP11的抑制剂米托蒽醌(MIX)对小鼠放射性肺炎的影响;3.采用多色免疫荧光染色方法分析USP11在肺的各型实质细胞包括肺泡Ⅱ型上皮细胞、血管内皮细胞以及成纤维细胞中的表达,以此推测USP11可能发挥作用的效应细胞;并在鉴定到的效应细胞中验证上、下调USP11表达对细胞因子产生、紧密连接及渗透性改变等的影响;采用共培养的方式阐明电离辐射后USP11是否通过旁分泌方式参与效应细胞调节中性粒细胞趋化性、凋亡从而共同调节放射性肺炎的发生及其向纤维化转变;4.采用蛋白质组学及蛋白质的泛素化修饰组学对USP11在电离辐射后效应细胞的反应进行全景分析并采用Western Blot及Co-IP技术对组学结果进行验证;5.进一步通过TCGA数据库检测USP11潜在的作用靶点,采用免疫荧光及Co-IP实验检测USP11与潜在作用靶点的相互作用关系,并采用Western Blot及RT-PCR探索USP11对潜在作用靶蛋白稳定性的影响以及在炎症反应调节中的作用。结果:1.小鼠经全胸照射20 Gy X射线后2周及3周,肺组织中炎症反应相关细胞因子明显上升,说明小鼠放射性肺炎建模成功。Usp11-/-小鼠血清、肺组织及支气管肺泡灌洗液中细胞因子IL-1β,IL-6,IL-8的表达水平均较野生型小鼠低,并且敲除USP11增加了电离辐射后黏液层的厚度、减轻了小鼠肺血管对荧光示踪剂FITC-dextran(葡聚糖)的渗透性;2.在全身照射9 GyX射线作用下,Usp11-/-小鼠肺组织中IL-8等细胞因子表达水平较野生型小鼠低、保护性黏蛋白分泌增加、紧密连接破坏减轻;3.初步揭示了 USP11的抑制剂MIX能在体内水平降低小鼠血清中IL-1β,IL-6,IL-8的表达进而减轻小鼠的放射性肺炎;4.免疫荧光染色实验结果表明:USP11在小鼠肺血管内皮细胞中高表达,Western Blot实验结果表明:USP11在微血管内皮细胞HMEC-1中具有明显的辐射响应效应;5.体外实验结果表明:下调USP11的表达能减轻电离辐射引起的内皮细胞细胞因子及ROS的产生、降低紧密连接及细胞渗透性的破坏;6.共培养实验结果表明:下调内皮细胞中USP11的表达降低其对中性粒细胞的招募并促进中性粒细胞的凋亡、减轻成纤维细胞的纤维化进程;7.蛋白质组学联合泛素化修饰组学实验结果表明:在内皮细胞中过表达USP11稳定了 USP22、USP33以及OTUD5等多种去泛素化酶,并初步阐明USP11通过稳定OTUD5参与炎症反应的发生;8.在TCGA数据库中发现USP11与促炎转录因子C/EBPβ存在正相关,体内、外实验结果表明:USP11通过去泛素化C/EBPβ蛋白并维持后者的稳定性,进一步发挥促炎作用;9.但USP11与C/EBPβ并不是通过直接结合发挥作用,本课题初步证实OTUD5参与了USP11对C/EBPβ的去泛素化修饰作用。结论:1.USP11在体内、外水平均能促进早期放射性肺损伤的发生与进展;2.USP11在放射性肺炎中的作用机制可能是通过调节去泛素化酶OTUD5稳定促炎转录因子C/EBPβ进而促进放射性肺炎的发生;3.初步揭示了 USP11的抑制剂MIX具有减轻小鼠放射性肺炎的作用。基于以上研究结果,预期本研究相关结论将为靶向USP11-OTUD5-C/EBPβ开发放射性肺损伤新型防治策略提供可靠的理论支撑。
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