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Grp75细胞保护效应的机制研究

刘炎  
【摘要】: 脑缺血性疾病是一类常见的危害人类健康的严重疾病,缺糖损伤(glucose deprivation)是缺血损伤的一个重要因素,且缺糖损伤还是一些神经退行性疾病如阿尔茨海默病(Alzheimer disease)、肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)的发病机制之一,因此,了解神经细胞在缺糖损伤过程中细胞水平、亚细胞水平及分子水平的变化对于缺糖损伤致病机制的阐明有重要的意义。大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(rat adrenal pheochromocytoma,PC12)能够合成并储存儿茶酚胺类(catecholamine)的神经递质多巴胺(dopamine)和去甲肾上腺素(norepinephrine),是最常用的神经生物和神经化学研究的细胞模型,本文用PC12细胞的无糖培养建立缺糖损伤模型,并应用形态学方法及流式细胞法等检测了PC12细胞在缺糖损伤过程的损伤形式;用虫荧光素酶(luciferase)-荧光素(luciferin)方法测定细胞中ATP的含量;用流式细胞法检测线粒体的跨膜电位(mitochondrial transmembrane potential,MTP);用DCFH-DA荧光探针标记法检测细胞内的活性氧(reactive oxygen species, ROS)的含量。结果表明PC12细胞在无糖培养24小时后开始出现明显损伤,损伤形式包括细胞坏死(necrosis)和细胞凋亡(apoptosis),其中细胞坏死占多数;而ATP水平的变化表现为开始3小时内的上升,并在其余的无糖培养过程持续性地下降;线粒体跨膜电位在无糖培养6小时后开始降低,并在48小时后完全去极化;ROS的水平在无糖刺激开始后快速上升,并在4小时后达到高峰,然后持续性下降。 葡萄糖调节蛋白75(glucose regulated protein,grp75)是细胞内的一种重要的分子伴侣(molecular chaperon),体内的实验证实在缺血反应中grp75都呈上调表达,为了探讨PC12细胞缺糖反应中grp75的表达变化及其意义,本文应用RT-PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction) 、蛋白印迹杂交(western blot)、免疫细胞化学等方法研究了grp75的表达变化,并构建了grp75的过表达和低表达的PC12细胞模型,用台盼蓝拒染法(typan blue exclusion)和MTT法检测了不同细胞模型在缺糖培养后的细胞活力,同时对不同PC12细胞模型的的ATP、ROS以及线粒体跨膜电位的变化进行检测。结果表明grp75在PC12细胞缺糖后3小时就开始持续性上升,在24小时后达到最高峰。grp75的低表达模型在缺糖培养后的细胞活力与对照组细胞没有显著性差异,而grp75的过表达模型则对PC12细胞的缺糖损伤表现出明显的保护效应;grp75过表达模型在缺糖损伤过程中ATP的变化与对照组没有显著的差异,grp75的过表达同样也没有对缺糖过程中的线粒体跨膜电位的变化产生影响,但是grp75的过表达能够显著地抑制缺糖后ROS的产生,表明抑制ROS的产生是grp75的细胞保 WP=5 护作用的可能机制之一。 缺糖损伤会引起细胞内一系列基因表达的变化,这些基因的表达对受损细胞的命运起着至关重要的作用,而其中引人注目的基因包括bcl-2家族的基因、P53基因等调控细胞存活或死亡的基因。为了阐明 P53、bcl-2、bax在PC12缺糖损伤过程中的表达变化及其与grp75过表达之间的关系,本文用RT-PCR的方法检测了PC12细胞损伤过程中bcl-2、bax的表达变化,同时蛋白印迹检测了p53蛋白的表达量,对比了grp75过表达的PC12细胞和对照组细胞中p53蛋白的变化过程,最后用免疫共沉淀的方法检测grp75蛋白是否与p53蛋白有直接的细胞内作用。结果bcl-2基因在缺糖开始后上调表达,12小时后表达量最高,然后开始下降;bax基因则在缺糖的刺激下表达量持续下降;p53蛋白在缺糖后3小时表达量开始上升,到9小时达到最大值;grp75的过表达延迟了P53基因上调表达的时间;免疫共沉淀的结果表明PC12细胞中,grp75蛋白确实可以和p53蛋白直接作用。这些结果表明P53、bcl-2、bax基因在PC12的缺糖过程中会发生不同的变化,P53的表达变化受到grp75蛋白的调节。


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