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《华中科技大学》 2004年
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硒锌铅对细胞端粒和端粒酶的作用及机理研究

王红  
【摘要】:硒和锌是人体必需微量元素。硒具有重要的生物功能,如抑制肿瘤、降低重金属毒性和抗氧化等作用。锌参与DNA复制、RNA转录和细胞的各种生理活动,影响细胞的增殖与分化,增强机体免疫力及抗氧化作用。铅是一种有害的微量元素,对人体神经系统、消化系统和免疫系统有不同程度的损伤作用,是“人类可能的致癌因子”,与肺癌、胃癌和脑癌的发生密切相关。但是关于硒、锌和铅与细胞端粒酶活性和端粒长度的研究目前未见报导。 本文以人胎肝细胞L-02和人肝癌细胞SMMC-7721为模型,采用噻唑蓝(MTT)比色法和细胞形态观察法获得作用于细胞的硒和锌的最佳浓度以及铅的浓度,通过端粒重复序列扩增-焦磷酸根酶联发光技术(TRAP-ELIDA)检测端粒酶活性,逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)法检测人端粒酶逆转录酶(hTERT)基因表达水平,流式荧光原位杂交法(FLOW-FISH)检测端粒长度,并测定了细胞内丙二醛(MDA)含量、巯基含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性和总的超氧化物歧化酶(T-SOD)活性,研究硒、锌和铅对细胞端粒酶活性、端粒长度的作用以及与细胞氧化还原水平的关系。结果如下: 1)硒对细胞氧化还原水平、端粒酶活性和端粒长度的作用。实验表明能与L-02和SMMC-7721细胞作用达到3~4周的硒浓度范围在0~2.5 (mol/L之间,在此浓度范围的硒能够显著性降低L-02细胞内MDA含量、增加巯基含量和提高GPx活性,从而增强了细胞的抗氧化能力;对于SMMC-7721细胞,补充该浓度范围的硒对于细胞内MDA含量,巯基含量均没有显著性的改变,说明该浓度范围的硒不能显著性改变SMMC-7721细胞的氧化还原状态。有关端粒酶活性、hTERT基因表达水平和端粒长度的实验结果表明:上述浓度的硒可以显著性增加L-02细胞端粒酶活性、提高hTERT基因表达水平和增加细胞端粒长度;而对于SMMC-7721细胞,该浓度的硒对于细胞的端粒酶活性、 hTERT基因表达水平和端粒长度均无显著影响。说明人胎肝细胞L-02比人肝癌细胞SMMC-7721对细胞氧化还原水平的改变更敏感,硒在2.5 (mol/L以下浓度范围内能增强人胎肝细胞L-02的抗氧化能力,延长其寿命;而同样浓度范围的硒对人肝癌细胞SMMC-7721的作用却不明显。 2)锌对细胞氧化还原水平以及端粒长度的作用。能与两类细胞作用都达到3~4周的硫酸锌浓度范围为0~80 (mol/L,该浓度范围的锌能够显著性降低L-02细胞内MDA含量、增加细胞巯基含量和T-SOD活性,从而增强了细胞的抗氧化能 WP=4 力;对于SMMC-7721细胞,同样浓度范围的锌对细胞MDA含量,巯基含量以及T-SOD活性均无显著性改变,说明该浓度范围的锌对SMMC-7721细胞的氧化还原水平无显著性作用。有关端粒长度的研究表明:80 (mol/L锌能维持L-02细胞端粒长度, 同时加速SMMC-7721细胞端粒长度的缩短。这说明锌可以增强人胎肝细胞L-02的抗氧化能力,维持细胞寿命,是细胞所必需的微量元素。 3)铅对细胞氧化还原水平以及端粒长度的作用。能与两类细胞作用达到3~4周的乙酸铅浓度范围为0~100 (mol/L。该浓度的铅能够显著性升高L-02细胞MDA含量,降低巯基含量,从而降低细胞的抗氧化能力;对于SMMC-7721细胞,该浓度的铅对于细胞内MDA含量、巯基含量均没有明显的改变,说明该浓度的铅不能显著性改变细胞的氧化还原水平。有关细胞端粒长度的研究表明:与对照组相比,50 (mol/L的铅能缩短L-02细胞的端粒长度,而显著性延长SMMC-7721细胞端粒长度。该结果暗示铅能降低人胎肝细胞L-02的寿命,这与铅致细胞氧化作用相关联, 同时铅又能促进人肝癌细胞SMMC-7721的生长,这进一步说明铅与癌症相关联,是一种有害的元素。 4)灯盏花素对过量硒造成的人胎肝细胞毒性的拮抗作用。实验结果表明0.5 mmol/L灯盏花素在与L-02细胞作用48 h后对细胞生长的促进作用达到最佳效果,该浓度的灯盏花素可以显著性拮抗5 (mol/L硒对细胞生长的抑制作用;同时补充灯盏花素和硒的细胞与仅加5 (mol/L硒的细胞相比,细胞损伤程度明显减轻;氧化还原相关指标测定结果显示,同时补充灯盏花素和硒的细胞,其丙二醛含量显著低于仅加相同浓度硒的细胞,而巯基含量及总抗氧化能力均高于仅加硒的细胞。提示灯盏花素通过抗氧化、提高细胞巯基含量及总抗氧化能力,来拮抗过量硒对人正常肝细胞L-02的毒性作用。 本文从微量元素对细胞氧化还原水平和端粒酶或端粒作用的角度研究和探索了硒、锌和铅与细胞衰老和肿瘤的关系及其氧化还原相关机理,进一步阐明了硒、锌和铅在细胞中作用的生物学基础,为今后寻找抗衰老和抗肿瘤新药提供了方法和依据。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R151;R114

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