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摘要
放射性肺損傷（RILI）是胸部腫瘤放射治療的常見嚴重并發癥，目前臨床缺乏高效的防治藥物與干預手段。本研究依托X-RAD 系列精準輻照儀構建標準化 RILI 體內外實驗模型，首次證實重組蛋白 FlaA N/C 可通過其 D0 結構域激活 NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體，進而誘導 Beclin 1 介導的自噬降解過程，有效抑制輻射誘導的細胞焦亡，最終顯著減輕肺組織的炎癥反應與病理損傷。體內外功能實驗均驗證了 FlaA N/C 對 RILI 的顯著防護效應，而 Nlrc4 基因敲除或自噬通路抑制可完全逆轉該保護作用。本研究為 RILI 的臨床防治提供了新型候選藥物與干預策略，同時凸顯了精準輻照設備在輻射損傷機制研究與候選藥物篩選中的核心支撐價值。
圖1：論文封面概要
選用C57BL/6 野生型小鼠，及 Nlrc4 基因敲除小鼠、Beclin 1 雜合小鼠為動物模型，人支氣管上皮 BEAS-2B 細胞為體外細胞模型，將實驗對象分為空白對照組、單純輻射組、輻射 + FlaA N/C 干預組等實驗組別。采用 H&E 染色、TUNEL 染色評估肺組織病理損傷與細胞凋亡程度；借助 Western blot、免疫熒光、免疫組化技術檢測細胞焦亡與自噬相關蛋白的表達及定位；利用 CCK-8 法、LDH 釋放實驗評估輻射后細胞的存活與損傷情況；通過 ELISA 試劑盒檢測細胞培養上清及小鼠肺組織中炎癥因子的分泌水平；采用透射電鏡觀察細胞內自噬體的形成與分布特征；構建 FlaA N/C 的 D0 結構域缺失突變體（ΔFlaA N/C），驗證該結構域在 RILI 防護中的關鍵功能。
輻照實驗方案
采用精準輻照儀（X-RAD 160 和 X-RAD 225）開展體內外電離輻射處理：動物層面，小鼠經戊巴比妥鈉麻醉后，采用鉛板對非胸部區域進行嚴格屏蔽，對胸部實施 15 Gy 單次 X 射線照射，儀器參數設置為 225 kV、12.4 mA，劑量率 2.0 Gy/min；細胞層面，直接對 BEAS-2B 細胞實施 15 Gy 單次 X 射線照射。輻照完成后，按實驗預設時間點收集細胞及小鼠肺組織樣本，開展后續的病理、分子生物學檢測。
圖2：（原文 Fig.2）H&E 染色展示 FlaA N/C 對輻射誘導肺組織損傷的修復效果
主要研究結果
1. FlaA N/C 可顯著減輕放射性肺損傷程度：FlaA N/C 干預能明顯改善輻射誘導的小鼠肺組織形態結構異常，降低肺組織細胞凋亡率，抑制 IL-1β、IL-6、TNF-α 等促炎因子的釋放；同時可提升體外輻射損傷 BEAS-2B 細胞的存活率，減少細胞 LDH 滲漏，緩解細胞損傷。
2. 抑制細胞焦亡是FlaA N/C 防護 RILI 的核心效應：FlaA N/C 可顯著下調輻射誘導的 caspase-1 p20、GSDMD-N 等焦亡核心標志物的蛋白表達，減少焦亡相關細胞因子 IL-1β、IL-18 的成熟與分泌，阻斷輻射觸發的細胞焦亡進程。
3. FlaA N/C 的防護作用依賴 NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體介導的自噬通路：FlaA N/C 通過其 D0 結構域與 NLRC4 特異性結合，促進 NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體的組裝形成；同時解除 NLRC4 對 Beclin 1 的抑制作用，激活細胞自噬通路，介導 NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體的自噬降解，通過消耗 ASC 蛋白阻斷焦亡信號的級聯放大。
4. D0 結構域與 NAIP/NLRC4/ASC - 自噬通路為 FlaA N/C 發揮作用的關鍵：D0 結構域缺失的 ΔFlaA N/C 對 RILI 無任何防護效應；Nlrc4 基因敲除小鼠或采用自噬抑制劑（3-MA）處理的細胞 / 小鼠，均可完全逆轉 FlaA N/C 對 RILI 的防護作用，證實其效應的通路依賴性。
圖3：（原文 Fig.3H）WB 結果顯示 FlaA N/C 下調焦亡相關蛋白（caspase-1 p20、GSDMD-N）表達
圖4：（原文 Fig.4H）熒光共定位驗證 NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體與自噬標志物 LC3 的結合
結論
重組蛋白FlaA N/C 通過其D0 結構域介導NAIP/NLRC4/ASC 炎癥小體的自噬降解，有效抑制輻射誘導的肺組織細胞焦亡，進而緩解放射性肺損傷的炎癥反應與病理損傷，是防治 RILI 的潛在新型候選藥物。X-RAD 160–225 系列輻照儀憑借精準的劑量控制、穩定的照射效果與良好的實驗重復性，為 RILI 體內外模型的構建、分子機制驗證及候選藥物篩選提供了標準化的輻射實驗條件，是本研究順利開展的重要技術支撐。本研究揭示的 FlaA N/C 調控炎癥小體自噬抑制焦亡的作用機制，也為輻射損傷的靶向干預研究提供了全新的思路與實驗依據。
圖5：（原文 Fig.10） FlaA N/C 調控炎癥小體自噬抑制焦亡的完整路徑示意圖
原文出處DOI：10.1186/s12967-025-06257-0