ROS/HIF-1α/JMY信号通路驱动神经前体细胞的辐射诱导迁移与侵袭

《Cell Communication and Signaling》：A ROS/HIF-1α/JMY signaling axis drives radiation-induced migration and invasion of neural progenitor cells

　　

摘要

背景

神经前体细胞（NPC）的迁移对大脑皮层的正常发育至关重要，而其功能紊乱会导致严重的脑畸形，如平滑脑、多小脑回症和小头畸形。尽管已有研究指出受辐射胚胎存在神经元迁移异常，但电离辐射影响NPC运动能力的分子机制仍不十分清楚。

方法

人类和小鼠的胎儿NPC被暴露于低剂量电离辐射（0.5–3 Gy）中。在体外和体内环境中分别评估了它们的迁移能力和侵袭能力。辐射后立即监测活性氧（ROS）的产生情况，并通过分析HIF-1α在细胞核中的积累情况以及Junction-mediating and regulatory protein（JMY）的表达情况来研究下游信号通路。此外，还通过药物或分子抑制方法检测HIF-1α和JMY的功能作用。

结果

电离辐射迅速增强了人类和小鼠胎儿NPC在体外及体内的迁移能力和侵袭能力。在这一反应之前，细胞内的ROS水平会提前上升，从而引发迁移表型。从机制上来看，辐射诱导的ROS促进了HIF-1α在细胞核中的积累，进而导致JMY的表达上升，而JMY是一种能够促进肌动蛋白核化、进而推动细胞骨架重塑和细胞运动的因子。抑制HIF-1α或JMY都能消除辐射引起的NPC迁移和侵袭能力增强现象，这说明ROS/HIF-1α/JMY信号轴是这一效应的关键介导因素。

结论

这些研究结果表明，低剂量电离辐射通过激活ROS/HIF-1α/JMY信号通路来刺激NPC的迁移和侵袭能力。鉴于大脑形态发生过程中对NPC迁移的严格调控需求，该信号通路的异常激活可能会引发辐射诱发的神经发育障碍。