PPARs对放射卫生防范的影响范文

作者：赵三虎倪瑾单位：第二军医大学上海

放疗作为目前治疗肿瘤的主要方法之一,发挥着无可替代的作用,但也不可避免地可给正常组织造成不同程度的损伤。如何有效降低放疗对正常组织的损伤,同时最大限度的杀死肿瘤细胞一直是研究的热点。过氧化物酶体增殖活化受体(PPARs)是一种多功能受体,可以通过多种信号通路有效降低辐射对机体的损伤。本文介绍了PPARs及其配体,以及PPARs在辐射防护中的应用现状和前景。

1PPARs概述

1.1PPARs的分子结构与活化

PPARs于1990年由英国科学家Issemann和Green发现,由于其可被过氧化物酶体增殖剂激活而得名[1]。PPARs的分子结构与活化功能区见图1[2],其中,APB、C、D和EPF为功能结构域;在APB的N端含有一个配体非依赖的活化功能1区(AF-1),它主要参与PPARs的磷酸化;C区又称为DNA结合域,可特异性结合靶基因上的过氧化物酶体增殖反应元件(PPRE);D区又称为铰链区,通过辅因子来调节DNA与受体的结合能力;EPF区又称为配体结合区(LBD),由于构成LBD的氨基酸的种类不同,PPAR-A的LBD为亲脂,PPAR-C的较亲水;除了配体结合区,EPF区还具有能与9-顺式甲酸受体(RXR)结合从而发生配体依赖的转录活化功能2区(AF-2)。

PPARs的活化,首先需与配体结合,被激活后与9-顺式RXR形成异二聚体,在其他辅助因子的作用下与靶基因启动子上的过氧化物酶体增殖物反应元件结合,使靶基因活化,调节靶基因的转录表达,从而发挥其对机体的调节作用[3]。

1.2PPARs的配体与分布

根据编码基因的不同,PPARs分为PPAR-A、PPAR-B和PPAR-C[4]。由于PPARs蛋白的配体结合袋较普通核受体配体结合袋大,可以结合多种不同配体,因此,三种不同类型PPARs对配体没有严格的特异性[5]。如果某一种配体可以激活一种PPARs,那么它也可以与其他两种类型PPARs结合,甚至活化它们。PPAR-A能被大多数脂肪酸激活,且与花生四烯酸及其代谢产物(前列腺素和白三烯)、亚油酸的亲和力较高。PPAR-A主要分布于肝、肾、心脏、骨骼肌以及棕色脂肪中[6,7]。此外,它还广泛分布于各种血管细胞中,如内皮细胞[8]、血管平滑肌细胞[9]和单核巨噬细胞[10]。已知的PPAR-B配体主要包括长链多聚饱和或不饱和脂肪酸、甘油三酯、前列腺素、视黄酸及人工合成的苯氧乙酸衍生物L165041,GW501516及贝特类衍生物GW2433等[11,12]。其中,视黄酸是高亲和专一配体[13],GW501516对PPAR-B的选择性最强[14]。PPAR-B组织特异性较差,广泛分布于全身各个组织器官中。

多不饱和脂肪酸、前列腺素等属于PPAR-C内源性配体。此外,脂质氧化物,如9-羟十八碳二烯醇(9-HODE)、13-羟十八碳二烯醇(13-HODE)、15-HETE也可以活化PPAR-C[15]。PPAR-C不同亚型在组织中的分布有所不同,PPAR-1C存在于多种组织中,PPAR-C2主要表达于脂肪细胞中,PPAR-C3主要表达于巨噬细胞、脂肪细胞和结肠上皮细胞[16,17]。

2PPARs在辐射防护领域的研究现状

PPARs是一种多功能受体,可以通过多种信号通路有效降低辐射对机体的损伤,其在辐射防护研究中的应用已经开始。Sriram等[18]采用2~10Gy的C射线照射BV-2细胞,结果检测到IL-1、TNFA、COX2蛋白、ROS以及NF-JB和AP-1表达水平升高显著,然而在照射前采用GW7647预处理的BV-2细胞NF-JB和AP-1表达水平明显减少,结论得出PPARA可以通过负调节NF-JB和AP-1达到减弱由辐射导致的小神经胶质炎症反应的效果。Sriram等[19]对野生型和PPARA敲除型大鼠进行照射,照射前后给予非诺贝特,研究PPARA对海马神经的影响。结果表明,照射可以降低新生海马神经的数量,但野生型大鼠在照射前后给予非诺贝特可以减弱新生海马神经的降低量,PPARA敲除型大鼠在照射前后给予非诺贝特却没有保护新生海马神经的作用。由此得出非诺贝特通过PPARA对新生海马神经进行保护的结论。Zhao等[20]研究PPARC药物匹格列酮对辐射引起的认知障碍的预防作用,将大鼠分为照射组、未照射组、全程给药照射组、给药组、照射后给药组。结果表明,全程给药可以显著减低辐射对认知的损失;照后给药虽有效果,但并不明显。

3PPARs的辐射防护机制研究

PPARs,一方面可以通过减弱辐射过程中产生的炎症反应来发挥辐射防护作用;另一方面,PPARs通过介导机体的免疫系统,调理机体的固有免疫和获得性免疫,从而减少机体产生各种放射性疾病的风险,实现对机体的保护。

3.1PPARs与炎症反应炎症是引起放射性毒副反应的主要诱因。在腹部放疗过程中可以明显检测到类花生酸、白细胞介素B4、血栓烷B2和前列腺素E2的升高,而在放疗结束后又恢复正常水平[21]。辐照可以激活多条信号通路从而诱导促炎因子和促纤维化因子的表达[22],最终引起血管损伤[23],活化凝集连锁反应[24]。

针对PPARs在辐射引起的炎症反应中的作用刚刚开始研究。Linard等[25]研究发现溃疡性结肠炎患者腹部10Gy照射三天后PPAR-A,-C的表达量明显降低,并且出现了急性胃肠道损伤。Zhao等[26]研究发现全身照射可以降低小鼠肾内PPAR-A,-C的表达,造成PPARs表达量降低的原因是炎症反应的发生。Desreumaux等[27]研究发现肠道注射PPARs外源性配体曲格列酮可以有效缓解结肠炎症状。

PPARs可以通过多种通路来控制辐射引发的炎症。PPAR-A通过介导NF-JB信号通路发挥作用,即诱导产生NF-JB的抑制物IJBB,与NF-JB的P65亚单位形成无活性复合物,抑制P65介导的基因转录,从而减轻炎症反应,同时通过介导AP-1信号转导通路发挥抗炎作用[28];PPAR-B激动剂可以抑制iNOS、TNF-A和COX-2的合成,而iNOS、TNF-A和COX-2在促炎反应中发挥重要作用[29,30];活化的PPAR-C可以通过下调NF-JB和MAP酶信号通路来抑制结肠粘膜产生促炎因子(TNF-A,IL-1B,IL-6)[27];PPAR-C激动剂可以降低NF-JB活性和炎症基因在结肠上皮细胞、巨噬细胞、DC及T淋巴细胞的表达[31~35]。

3.2PPARs与免疫系统细胞因子在调节免疫反应中发挥着重要的作用。一方面,细胞因子可以调节淋巴细胞的形成,另一方面,细胞因子可以介导辅助性T细胞(Th)的分化,促进记忆细胞的形成[36]。Th细胞根据产生的细胞因子不同分为三种:Th1(INF-C、TNF-A、IL-12),Th2(IL-4、IL-13),Treg(IL-10)。Th1细胞主要参与细胞免疫反应;Th2细胞主要参与体液免疫反应,并且促进肥大细胞和嗜酸性粒细胞的增值、分化。Th1和Th2细胞可以触发免疫介导的肠道粘膜损伤。有报道表明:电离辐射可以通过抑制脾脏[37,38]、肠道[39]中的Th1位点而引起Th细胞向Th2细胞分化。事实上,电离辐射可以导致机体长期处于Th2型免疫应答状态[40]。而Th2细胞在放射性肺炎的发病中发挥着重要的作用[41]。PPAR-C不仅可以参与调节固有免疫,而且可以在调节获得性免疫中发挥重要作用[42,43]。

PPAR-C对DC细胞的抗原递呈能力起负调节作用[44]。对DC细胞进行PPAR-C预处理可以造成T淋巴细胞亚群CD4+的分化失能[45],导致Th1和Th2细胞及其细胞因子的缺失。PPAR配体可以抑制T淋巴细胞、B淋巴细胞[46]的增值,同时抑制INF-C、TNF-A、IL-2的产生。Saubermann等[47]研究发现右旋糖酐可以通过降低INF-C、TNF-A,增高IL-4、IL-10来减弱炎症反应。

与上述结果相一致,经过PPAR-C配体(曲格列酮、匹格列酮)处理后,Th2转录因子及GATA3表达量也提高。而缺乏PPAR-A的T淋巴细胞亚群CD4+INF-C表达水平增加显著。上述结果表明:PPAR-C配体是通过介导Th细胞向Th2分化,背离Th1而减弱炎症反应的。

4结语

虽然PPARs在辐射防护领域的应用研究处于起步阶段,但是,根据目前的研究结果可以预测,PPARs作为一种多功能受体,将在医学辐射防护中提供新的研究思路,以及发挥积极的作用。