铜离子转运蛋白参与辐射损伤的调控作用及其机制的研究进展

铜离子转运蛋白(CTR)是一系列参与机体铜离子吸收、转运、利用、贮存和清除等铜离子稳态调控的复杂体系,在铜离子参与调控氧化应激、能量产生、黑色素形成、神经肽生物发生和结缔组织成熟等过程中发挥重要作用。电离辐射诱导CTR表达的改变影响了铜离子在细胞中的分布,电离辐射诱导的细胞和组织中铜离子积聚伴有高亲和力铜离子转运蛋白1 (CTR1)表达水平明显升高以及铜外排转运蛋白铜离子转运ATP酶α肽(ATP7A)表达水平降低,进而激活胞内氧化还原反应,加重正常组织的辐射损伤。铜死亡是一种新的细胞死亡方式,目前已成为研究热点,CTR可促进电离辐射后铜死亡的发生,推测辐射引起CTR1表达上调和ATP7A降解进而导致细胞辐射敏感性增加可能通过铜死亡途径介导,提示放射损伤的发生发展与CTR介导的铜离子稳态调控有密切关联。现对几种关键铜稳态蛋白及其之间的相互作用、CTR介导的铜离子稳态调控在正常组织辐射损伤中发挥的生物学作用和调控机制及与铜死亡的关系进行全面综述,为正常组织辐射损伤的治疗提供新策略。

铜吸收转运蛋白介导放射性肠损伤的作用及机制研究

目的探讨铜吸收转运蛋白(CTR1)在辐射诱导的小肠细胞放射损伤中发挥的作用及机制。方法采用人小肠上皮细胞(HIEC)和大鼠小肠隐窝上皮细胞(IEC⁃6),分别经2、4、6、8 Gy和5、10、15、20 Gy X射线照射,构建放射损伤细胞模型。照后2、4、8、24、48 h收集细胞,通过Western blot检测CTR1蛋白对辐射的时间⁃剂量响应。将CTR1 shRNA转染入HIEC和IEC⁃6细胞后进行X射线照射,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP⁃MS)检测细胞内铜水平。通过克隆形成实验确定CTR1对上述细胞辐射敏感性作用,检测活性氧(ROS)水平和DNA损伤来进一步探讨相关机制。Western blot检测X射线照射以及沉默CTR1对抗氧化蛋白Nrf2、HO⁃1,铜死亡相关蛋白DLAT、LIAS和FDX1表达的影响,初步确定CTR1的调控机制。结果Western blot表明两株细胞经不同剂量的X射线照射后CTR1表达均显著上调,并且呈显著的时间剂量响应关系(t=3.53、3.45、6.37、11.11、11.13,P<0.05)。沉默CTR1后的两株细胞放射敏感性均低于对照,增敏比分别为1.146、1.201。沉默CTR1缓解了辐射诱导IEC⁃6细胞内的铜蓄积(t=3.10,P<0.05)。两株细胞照射沉默组ROS产量显著低于照射对照组(t=5.23、2.96,P<0.05);并且照射沉默组γ⁃H2AX蛋白表达较照射对照组有所减少(t=7.50、4.29,P<0.05)。此外,X射线诱导Nrf2、HO⁃1蛋白表达上调;沉默CTR1后Nrf2和HO⁃1的表达会进一步增加。电离辐射导致铜死亡标志物DLAT以及铁硫簇蛋白LIAS、FDX1丢失,而沉默CTR1能促进上述蛋白表达水平恢复正常。结论CTR1沉默后的小肠细胞HIEC和IEC⁃6辐射抗性增强,涉及的机制可能与氧化应激和铜死亡途径有关。