激活經(jīng)典Wnt-β-catenin信號通路促進(jìn)成骨細(xì)胞DNA修復(fù)和存活：放射性骨損傷的機(jī)制和治療.pdf

1、放射治療是癌癥的有效治療手段之一，但它同時無可避免的使輻射區(qū)的正常組織，尤其是骨組織產(chǎn)生放射性損傷，例如骨質(zhì)丟失，骨壞死，甚至病理性骨折。迄今為止，放射性骨損傷的病理變化機(jī)制尚未明確，針對放射性骨損傷也沒有有效的預(yù)防性或治療性措施。過往實驗研究的動物模型，大多是是采用全身性的輻射，由此引起其他系統(tǒng)，例如造血系統(tǒng)放射性損傷，會嚴(yán)重干擾對骨損害機(jī)制的闡明。
　　在本報告中，我們使用新推出的小動物精確輻射儀(small animal r

2、adiationresearch platform，SARRP)，模仿前列腺癌，直腸癌，宮頸癌等盆腔惡性腫瘤的局部劑量分割放療方案，以3月齡大鼠建立局部放療動物模型。顯微CT標(biāo)準(zhǔn)圖像分析和有限元分析（FEA）的結(jié)果表明，局部輻射后骨小梁出現(xiàn)大幅度的骨量減少和力學(xué)強(qiáng)度下降。進(jìn)一步的組織學(xué)分析提示輻射后骨質(zhì)丟失主要原因是新骨形成減少，而不是骨吸收作用增強(qiáng)。這說成骨細(xì)胞數(shù)目或功能受損是放射骨損傷的重要細(xì)胞機(jī)制。重組人甲狀旁腺激素（PTH1-3

3、4，特立帕肽），是美國食品藥監(jiān)局(FDA)批準(zhǔn)用于治療嚴(yán)重骨質(zhì)疏松的唯一促骨合成代謝類藥物，我們發(fā)現(xiàn)每天間歇的PTH1-34的皮下注射治療，能夠通過保護(hù)成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞凋亡預(yù)防大鼠輻射后骨質(zhì)丟失。為了探討放射骨損傷和PTH治療的分子機(jī)制，我們設(shè)計了一系列的體外細(xì)胞培養(yǎng)實驗。其中信號通路抑制劑實驗表明，PTH抗細(xì)胞凋亡作用是由PKA和Wnt/β-catenin信號通路介導(dǎo)的。免疫印跡和免疫熒光實驗也證實，PTH能上調(diào)成骨細(xì)胞β-caten

4、in表達(dá)，并通過蛋白激酶A（PKA）通路促進(jìn)β-catenin向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移從而激活WNT通路的下游信號，最終促進(jìn)成骨細(xì)胞存活。輻射對DNA結(jié)構(gòu)極具殺傷力，能誘導(dǎo)嚴(yán)重的DNA損傷，其中雙鏈斷裂(DSB)導(dǎo)致細(xì)胞死亡的最主要因素。γ-H2AX免疫熒光染色和彗星試驗都是測定細(xì)胞DSB的敏感手段，結(jié)果表明PTH通過激活Wnt/β-catenin通路，從而促進(jìn)DSB修復(fù)。Ku70蛋白是DSBs修復(fù)復(fù)合體中的重要組成部分，輻射后的成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞K

5、u70表達(dá)增加，而Wnt3a和PTH可以進(jìn)一步上調(diào)Ku70，尤其提高Ku70在細(xì)胞核中含量。針對Ku70siRNA的實驗也證實中PTH和Wnt3a必須通過Ku70介導(dǎo)DNA修復(fù)和細(xì)胞存活。
　　隨著接受放療患者存活率和年齡的增長，對放療誘發(fā)骨損傷機(jī)制和治療的研究和認(rèn)識日益重要。我們研究證明PTH(1-34)可有效防止輻射引起的大鼠骨損害，而其促進(jìn)細(xì)胞存活的的作用機(jī)制是Wnt/β-catenin激活后，上調(diào)Ku70的表達(dá)，從而加速D