一項發表在《干細胞轉化醫學》上的新研究表明，阿魏酸激活的干細胞可以修復輻射引起的骨損傷，并可能有助于幫助開發新的輻射骨損傷治療方法。

骨腫瘤的治療標準通常是兩步:手術切除癌組織，然后進行放射治療，以殺死所有的癌細胞。這確是擊敗骨腫瘤的有效方法，然而，切除了大量組織和輻射誘導的組織損傷，往往導致大段骨缺損和阻礙傷口愈合。發表在《干細胞轉化醫學》上的一項新研究證明：阿魏酸( ferulic acid)刺激的干細胞可以修復這種骨損傷，并解釋了這是如何發生的。這項研究提供的信息有望幫助開發新的治療放射骨損傷的方法。

北京放射醫學研究所(BIRM)醫學博士朱恒和中華人民共和國空軍醫學中心醫學博士丁立是本論文的共同通訊作者。BIRM的同事梁嘉武醫學博士和李培林醫學博士是共同第一作者。“放療的一個主要問題是它會損害骨骼干細胞(ssc)的‘干性’，這意味著它會影響它們的自我更新和分化能力——而這對骨骼再生和修復至關重要，”朱博士說。“盡管如此，關于輻照后骨骼干細胞的變化和相關的潛在調控因素的信息很少。這限制了我們對基于骨骼干細胞的骨再生的理解水平。”

在尋找一種限制輻射對骨骼干細胞有害影響的方法時，朱博士和他的團隊對阿魏酸(FA)產生了興趣。阿魏酸是一種有效的抗氧化劑，常見于水果和蔬菜中，具有很強的抗炎特性，已被廣泛應用于預防心血管疾病、糖尿病、癌癥等。它還可以減輕輻射引起的干細胞損傷。

“考慮到骨髓干細胞在骨再生中的基本作用以及阿魏酸在輻射保護中的潛在作用，我們假設阿魏酸聯合骨髓干細胞可能在重建受輻射骨缺損方面有效。”我們利用體外細胞模型和體內動物模型來探索這一想法。此外，我們還研究了阿魏酸對骨骼干細胞保護作用的細胞和分子機制。”

在體外實驗中，研究人員將輻照的骨骼干細胞和未輻照的骨骼干細胞分別接種到培養板上，然后添加不同濃度的阿魏酸，以確定阿魏酸對骨骼干細胞增殖、分化和自我更新的潛在影響。為探討SSC對輻照后骨缺損動物模型的修復能力，對小鼠后肢和下腹進行局部輻照，1小時后進行骨缺損手術。接受手術但未接受輻射的小鼠作為骨缺損的對照組。然后，將用阿魏酸處理的骨骼干細胞或單獨骨骼干細胞接種的微凝膠注射到受照射小鼠的骨缺損區域。另一組受照射動物使用相同濃度的微凝膠作為對照。最后，為了研究阿魏酸對骨修復的影響，將阿魏酸溶液注射到照射后的骨缺損中。

然后每隔1周、2周和3周對結果進行評估。他們發現，阿魏酸通過激活p38/MAPK和ERK/MAPK通路，顯著挽救了輻射誘導的SSCs損傷。p38/MAPK和ERK/MAPK通路是細胞內的蛋白質鏈，將信號從細胞表面的受體傳遞到其DNA。因此，它們在增殖、分化、發育、轉化、凋亡等復雜的細胞程序中發揮著重要作用。

此外，FA顯著增強了受輻射骨缺損小鼠骨髓間充質干細胞的骨修復效果。

“這項工作揭示了阿魏酸促進照射后骨骼干細胞的干細胞性的維持。它還定義了激活p38 MAPK / ERK / MAPK通路是阿魏酸這種活性背后的分子機制,”梁博士說:“值得注意的是,我們的數據表明,骨骼干細胞對輻射非常敏感,表現出干細胞性受損,這有助于增加對骨質疏松和輻射后阻礙骨修復機制的新的理解。”

李博士補充說:“雖然之前發表的幾項研究表明，FA可以增強和改善干細胞的自我更新，其活性是通過激活p38/MAPK和ERK/MAPK途徑介導的，但我們的研究首次證明了FA增強了干細胞的骨修復效果。”“因此，我們相信靶向ssc在治療放射性骨損傷方面具有潛在的新策略。”

“在當前的研究中數據表明,干細胞結合阿魏酸這種強有力的抗氧化劑,能增強輻照后骨缺損中的骨骼干細胞對骨修復的效果,”Anthony Atala醫學博士是干細胞轉化醫學的主編和 Wake Forest再生醫學研究所的主任。“這些發現有一天可能會導致骨腫瘤的新治療標準。”

全文，“阿魏酸通過維持骨骼干細胞的干性促進輻射后骨缺損修復”，可以訪問https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/sctm.20-0536。