《Cells》：Human Ghrelin Improves Vascular Integrity and Survival After Total Body Irradiation
Wayne Chaung,
Asha Jacob,
Zhimin Wang,
Weng Lang Yang,
Max Brenner and
Ping Wang
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本研究致力于解决由放疗、核事故或恐怖主义导致的健康组织电离辐射（IR）损伤问题，特别是其中血管内皮细胞（EC）损伤引发的血管屏障功能障碍。研究人员聚焦于胃源性多效肽——人生长激素释放肽（Ghrelin），在全身辐照（TBI）小鼠模型中开展研究。结果表明，TBI后给予Ghrelin治疗可显著提高小鼠30天生存率，其保护作用与减轻肺部的EC通透性、改善紧密连接蛋白（如ZO-1、Claudin5）表达密切相关。这为开发对抗放疗副作用及核辐射损伤的医疗对策提供了新的潜在靶点。
当谈到电离辐射（Ionizing Radiation, IR），我们通常会联想到核电站事故、放射性恐怖袭击，或是肿瘤患者的放射治疗。然而，辐射这把“双刃剑”在杀伤病变细胞的同时，也不可避免地会对健康的组织造成损伤。其中，遍布全身、构成血管内壁的内皮细胞（Endothelial Cells, ECs），尤其是那些构成微血管的细胞，对辐射异常敏感。这种损伤会导致血管内皮屏障功能失调，血管变得“渗漏”，进而引发组织损伤、器官衰竭，最终可能致命。目前，虽然有针对造血系统损伤的获批疗法，但对于辐射引起的血管内皮损伤，仍缺乏特异有效的治疗药物或医疗对策（Medical Countermeasure, MCM）。那么，我们能否从人体内寻找一种天然的“防护剂”来守护这些脆弱的血管呢？
一项发表在《Cells》杂志上的研究，将目光投向了一种由胃部产生的多功能肽——人生长激素释放肽（Human Ghrelin）。这种激素以其调节食欲、能量代谢和抗炎等广泛作用而闻名。研究人员提出了一个大胆的假设：Ghrelin或许能够改善全身辐照（Total Body Irradiation, TBI）后的生存状况，而其保护作用的关键，可能在于减轻辐射对内皮细胞的损伤。为了验证这一想法，他们进行了一系列严谨的实验。
为了开展这项研究，研究人员运用了几个关键的实验技术。首先，他们建立了成熟的C57BL/6雄性小鼠TBI模型，并使用剂量修饰因子（Dose Modification Factor, DMF）这一黄金标准来评估Ghrelin作为辐射医疗对策的有效性。其次，他们利用活体成像系统（IVIS）结合血管示踪染料（AngioSense 680 EX和Evans Blue Dye, EBD），无创或离体地精确量化了肺部等器官的血管渗漏情况，直观展示了Ghrelin对血管通透性的改善作用。再者，他们通过蛋白质印迹（Western Blotting）和实时定量PCR（qRT-PCR）技术，在组织和细胞水平检测了与血管屏障功能密切相关的关键蛋白（如ZO-1、Claudin5、VE-Cadherin）和粘附分子（ICAM-1）的表达变化。最后，他们还从成年小鼠中分离培养了原代小鼠肺血管内皮细胞（Primary Mouse Lung Vascular Endothelial Cells, MLVECs），建立了体外辐射损伤模型，用以直接探究Ghrelin对内皮细胞本身的影响。
3.1. Human Ghrelin Improved Survival After TBI in Mice
研究人员首先在小鼠身上验证了Ghrelin的生存获益。结果显示，暴露于6.0 Gy TBI的小鼠，在接受为期4天的Ghrelin治疗后，其30天生存率从对照组的36%显著提升至64%。同时，Ghrelin治疗也减轻了小鼠的体重下降。更重要的是，在敲除了Ghrelin受体（Ghsr?/?）的小鼠中，Ghrelin的这种保护作用消失了，证明其疗效是通过Ghrelin受体介导的。
3.2. Human Ghrelin Produced an Effective Dose Modification Factor (DMF) After TBI
为了更标准化地评估Ghrelin的有效性，研究团队测定了其剂量修饰因子。他们给小鼠照射不同剂量的辐射（5.0, 5.5, 6.0, 6.5 Gy）后给予Ghrelin治疗。通过概率分析计算，Ghrelin治疗产生了1.0681的DMF值。这意味着，要造成50%的死亡率，Ghrelin治疗组需要比对照组多承受约1.07 Gy的辐射剂量，这达到了FDA关于胃肠型急性放射综合征（GI-ARS）医疗对策的关键疗效标准之一。
3.3. Human Ghrelin Decreased Vascular Leakage After TBI
生存率提高的背后机制是什么？研究人员将焦点转向了血管完整性。他们发现，TBI导致小鼠肺部血管渗漏显著增加（AngioSense染料渗出增加2.0倍，EBD滞留增加3.7倍），而Ghrelin治疗能分别将渗漏减少36.7%和50.2%。这表明，Ghrelin能够有效减轻辐射引起的全身性血管通透性增加，尤其是在肺部。
3.4. Human Ghrelin Improved Vascular Integrity in the Lungs After TBI
血管的“密封性”依赖于内皮细胞间的紧密连接和粘附连接蛋白。研究显示，TBI后小鼠肺组织中关键的紧密连接蛋白ZO-1水平下降了37%，而Ghrelin治疗使其回升了29%。免疫荧光染色也直观地证实，Ghrelin治疗能恢复肺血管内皮中ZO-1的分布。此外，辐射会上调内皮细胞活化标志物ICAM-1（细胞间粘附分子-1）的表达（增加2.1倍），Ghrelin治疗能使其降低29%。这些数据共同说明，Ghrelin有助于维持辐射后肺微血管的完整性。
3.5. Human Ghrelin Attenuated Endothelial Cell Permeability and Attenuated Cell Death in Irradiated MLVECs
为了排除体内复杂环境的干扰，直接证实Ghrelin对内皮细胞的作用，研究团队在体外用10.0 Gy辐射处理原代MLVECs。结果与体内实验一致：辐射导致内皮细胞连接蛋白VE-Cadherin、Claudin5和ZO-1的mRNA和/或蛋白表达下降，并增加细胞死亡（乳酸脱氢酶LDH释放增加42%）。而Ghrelin处理能显著逆转这些变化，例如将ZO-1 mRNA提升66%，将ZO-1和Claudin5蛋白水平分别提升30%和59%，并将LDH释放降低83%。这直接证明Ghrelin可以通过作用于肺血管内皮细胞本身，来增强细胞连接、减少细胞死亡，从而改善屏障功能。
综上所述，这项研究得出了明确的结论：人生长激素释放肽（Ghrelin）能显著提高TBI后小鼠的生存率，其有效剂量修饰因子（DMF）为1.0681，达到了有前景的医疗对策标准。其核心保护机制在于，Ghrelin能够减轻辐射诱导的血管内皮细胞屏障功能障碍，具体表现为降低血管通透性，并上调紧密连接蛋白（如ZO-1、Claudin5）的表达，从而维护血管完整性。这一作用在体内肺组织模型和体外原代肺血管内皮细胞中均得到了验证。
在讨论部分，作者深入探讨了Ghrelin可能的作用机制。内皮细胞表达Ghrelin受体（GHSR），Ghrelin可能通过抑制核因子κB（NF-κB）等炎症通路，减少细胞因子产生和白细胞粘附，从而发挥抗炎和保护作用。此外，Ghrelin还能激活细胞存活相关的信号通路，如细胞外调节蛋白激酶（ERK）和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路。研究也承认了一些局限性，例如主要聚焦于肺部内皮细胞，未来需在其他辐射敏感器官（如肠道）中进行验证；研究使用了单一剂量且在雄性小鼠中进行，后续需要更全面的剂量反应研究和纳入雌性小鼠以评估普适性。
这项研究的重要意义在于，它首次系统揭示了Ghrelin在辐射损伤中对血管内皮的保护作用，并阐明了其通过维护内皮屏障完整性来提高生存率的机制。这为开发Ghrelin或其类似物作为新型辐射医疗对策提供了坚实的临床前证据。未来，Ghrelin不仅有望应用于肿瘤放疗中保护正常组织、减轻副作用，更可能在应对核事故或放射性恐怖袭击等大规模伤亡事件中，成为一种挽救生命的潜在治疗药物。
