MCU在七氟烷致神经元相关损伤中的作用研究

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研究背景与目的:七氟烷是全麻手术中最常使用的吸入麻醉药之一,大量研究发现反复多次使用七氟烷可能对中枢神经系统产生一定的副作用[1,2]。线粒体是挥发性麻醉药物的潜在作用部位,破坏细胞内钙稳态可能是挥发性麻醉药物诱导神经细胞凋亡的一个机制[3]。线粒体钙单向转运蛋白(hypochondria calcium uniport,MCU)是有着高度选择性的钙离子通道,在调节细胞内钙稳态中起着重要作用[4]。目前MCU在七氟烷所致的神经元损伤中的作用尚不清楚,七氟烷是否对MCU表达有调控作用,进而影响线粒体内的钙离子浓度,导致神经元线粒体的损伤,值得进一步研究。因此本实验拟在细胞水平研究高浓度七氟烷的对神经元作用,验证七氟烷能通过线粒体通路导致神经元损伤,并探究七氟烷导致神经元损伤的具体机制。材料与方法:取生长状态良好对数生长的小鼠海马神经元细胞系HT22细胞,将HT22细胞置于不同浓度七氟烷的环境来模拟七氟烷作用于神经元的理想情形。根据实验条件的不同分为3组:(1)空白对照组(con组):5%CO2+95%空气,37℃,4小时;(2)4%七氟烷组(4%sevo组):5%CO2+95%空气+2MAC(4%浓度)七氟烷,37℃,4小时;(3)6%七氟烷组(6%sevo组):5%CO2+95%空气+3MAC(3%浓度)七氟烷,37℃,4小时。建模完成后立即在光学显微镜下观察细胞形态以及状态,采用CCK-8试剂盒测量细胞活力;JC-1试剂盒来测量线粒体膜电位;Western Blot法测量HT22细胞线粒体凋亡相关的bax、bcl-2以及活化的caspase-3(cleaved-caspase-3)蛋白;PCR以及Western Blot法测量线粒体钙单向转运蛋白(MCU)。所有分析均使用其统计分析用SPSS17.0,计量资料以(`x±s)表示,三组样本均使用单因素方差分析(one-way analysis of variance,one-way ANOVA)以评估每个样本的差异,P<0.05即认为具有统计学意义。结果:在光学显微镜下,与对照组相比,4%七氟烷组与6%七氟烷组细胞状态均有所下降,当4%七氟烷作用4小时后可见细胞皱缩,轴突变短收缩。6%七氟烷作用4小时,细胞轴突完全消失,呈现出细胞凋亡状态。通过CCK-8细胞活力检测,4%七氟烷组与对照组相比细胞活力有一定的下降(P<0.05);而6%七氟烷组细胞活力下降更为明显(P<0.0001);与对照组相比,经过七氟烷处理后,4%七氟烷组、6%七氟烷组细胞Bcl-2,即抗凋亡蛋白表现为降低了表达(P<0.01,P<0.001);4%七氟烷组细胞Bax,即促凋亡蛋白,表现出与对照组无统计学意义,而6%七氟烷处理后Bax表达增多(P<0.01);cleaved caspase-3表达水平在4%七氟烷组和6%七氟烷组均增多(P<0.05,P<0.01);JC-1试剂盒检测线粒体膜电位的改变结果显示,随着七氟烷浓度增加,HT22细胞膜电位由低到高顺序为:6%七氟烷组(P<0.001),4%七氟烷组(P<0.01),对照组。荧光定量PCR结果显示,与对照组相比,4%七氟烷组与6%七氟烷组的MCU表达均增多(P<0.05,P<0.01)。促凋亡蛋白bax的表达,随七氟烷浓度的增高,也呈增多趋势(P<0.01,P<0.0001)。结论:1、2MAC的七氟烷具有一定的神经毒性,能够导致HT22细胞损伤,且与七氟烷浓度呈正相关2、MCU可能是七氟烷的一个作用位点,具体作用表现为七氟烷可能会导致MCU开放的增多,且与七氟烷浓度呈正相关3、七氟烷能够通过线粒体途径介导神经元凋亡,具体机制可能与其导致线粒体钙转运通道(MCU)的过度开放有关
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