野蔷薇苷对缺氧诱导血管内皮细胞凋亡及钙超载的抑制作用及其机制

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:adamsqiu
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目的:研究证实,藏药蕨麻具有提高机体免疫力、抗氧化、耐缺氧、抗疲劳等广泛生物活性。本课题组前期通过对蕨麻进行化学成分研究及药理活性跟踪发现,野蔷薇苷(Rosamultin)是蕨麻抗缺血、缺氧的活性成分。但目前关于野蔷薇苷(Rosamultin)抗缺血、缺氧作用的信号调控机制尚不清楚。因此,本工作在文献报道及前期研究的基础上,以人脐静脉内皮细胞株EA.hy926为研究对象,建立血管内皮细胞的缺氧性损伤模型,观察野蔷薇苷对缺氧诱导血管内皮细胞钙超载及凋亡的抑制作用,并通过分析钙超载、缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)信号通路调控机制及线粒体凋亡通路,探讨野蔷薇苷抗缺氧诱导血管内皮细胞钙超载及凋亡的分子机制。  方法:  1药物浓度的确定  1.1取对数生长期的EA.hy926内皮细胞,随机分为正常对照组,缺氧模型组,以及Rosamultin(1×10-6~1×10-14mol/L)处理组,通过MTT法、LDH活性检测,观察Rosamultin对EA.hy926内皮细胞缺氧性损伤的保护作用,确定实验中Rosamultin的药物浓度。  1.2取对数生长期的EA.hy926内皮细胞,随机分为正常对照组,缺氧模型组,以及Verapamil(1×10-6~1×10-14mol/L)处理组,通过MTT法观察Verapamil对EA.hy926内皮细胞缺氧性损伤的保护作用,确定阳性对照药的给药浓度。  2 Rosamultin对人EA.hy926内皮细胞缺氧性损伤的保护作用  2.1采用流式细胞技术,检测各组EA.hy926内皮细胞的活性氧(ROS)水平,观察Rosamultin对缺氧诱导血管内皮细胞氧化损伤的影响。  2.2通过倒置相差显微镜、HE染色,观察Rosamultin对缺氧条件下EA.hy926内皮细胞形态变化的影响。  2.3通过台盼蓝染色观察Rosamultin对缺氧条件下EA.hy926内皮细胞存活率的影响  3 Rosamultin对人EA.hy926内皮细胞钙超载的抑制作用  3.1通过荧光酶标仪,检测各实验组EA.hy926内皮细胞中的钙离子浓度,观察Rosamultin对缺氧诱导血管内皮细胞钙超载的影响。  3.2通过激光共聚焦技术,观察Rosamultin对缺氧诱导EA.hy926内皮细胞钙超载的影响。  3.3通过免疫印迹(Western Blot)技术,检测各组EA.hy926内皮细胞Stim1、Orai1、Calpain1蛋白表达水平。  4 Rosamultin对人EA.hy926内皮细胞凋亡的抑制作用  4.1通过Hochest/PI双染、DAPI染色,从形态上观察Rosamultin对缺氧诱导血管内皮细胞凋亡的影响。  4.2通过流式细胞术(AnnexinⅤ/PI双染法),检测各组EA.hy926内皮细胞的凋亡率,观察Rosamultin对缺氧诱导血管内皮细胞凋亡的影响。  4.3通过免疫印迹(Western Blot)技术,检测各组EA.hy926内皮细胞Bax/Bcl-2、Cytc、Caspase-9、Caspase-3蛋白的表达水平。  5采用免疫荧光法,观察各组EA.hy926内皮细胞中HIF-1α的核转位情况,探讨Rosamultin对缺氧诱导血管内皮细胞HIF-1α活化的影响。  6通过酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immnosorbent assay,ELISA),检测各组EA.hy926内皮细胞eNOS以及iNOS的表达水平。采用酶检测试剂盒检测各组EA.hy926内皮细胞NO水平。  7通过免疫印迹(Western Blot)技术,检测各组EA.hy926内皮细胞pVHL、HIF-1α、HIF-1β、VEGH蛋白的表达水平。  8通过缺氧前加入HIF-1α特异性抑制剂“二甲氧基雌二醇”(2Methoxyestradiol),观察Rosamultin抑制缺氧诱导EA.hy926内皮细胞凋亡的分子机制。  结果:  1药物浓度的确定  1.1 Rosamultin浓度的确定  与正常对照组相比,缺氧模型组细胞活力显著下降,1×10-6 mol/L到1×10-14 mol/L的Rosamultin处理之后,缺氧条件下细胞活力均显著上升(P<0.01)。其中,Rosamultin在1×10-11 mol/L时其保护作用最显著,且在1×10-11 mol/L-1×10-13 mol/L范围内其作用随浓度降低而趋势。  与正常对照组相比,缺氧模型组LDH外漏显著增高,加入1×10-6mol/L到1×10-14 mol/L的Rosamultin处理均可是缺氧导致的内皮细胞LDH外漏减少(P<0.01)。其中,Rosamultin在1×10-11 mol/L时,LDH外漏最少,且在1×10-11 mol/L-1×10-13 mol/L范围内,LDH外漏量随浓度降低而升高。  综合MTT及LDH检测结果,确定Rosamultin的高中低浓度分别为1×10-11 mol/L、1×10-12 mol/L、1×10-13 mol/L。  1.2 Verapamil浓度的确定  与正常对照组相比,缺氧模型组细胞活力显著下降,各浓度Verapamil均能在缺氧条件下显著提高细胞活力(P<0.01)。为了与Rosamultin浓度一致,选取1×10-11 mol/L为Verapamil浓度。  2 Rosamultin对内皮细胞缺氧损伤的保护作用  2.1细胞内ROS测定结果  与正常对照组相比,缺氧模型组细胞内ROS水平明显提高(P<0.01),野蔷薇苷各浓度组(Rosamultin,1×10-11、1×10-12、1×10-13mol/L)均能够明显减少缺氧引起的细胞内ROS堆积,降低细胞内ROS的水平(P<0.01)。  2.2细胞形态学检查  与正常对照组相比,缺氧模型组细胞皱缩、脱落。Rosamultin处理组和阳性药组细胞形态明显改善。  2.3台盼蓝染色结果  与正常对照组相比,缺氧模型组蓝染细胞显著增加,细胞存活率下降,而Rosamultin及Verapamil处理组蓝染细胞显著减少,细胞存活率显著升高(P<0.01)。  3 Rosamultin对缺氧所致EA.hy926内皮细胞钙超载的影响  3.1荧光酶标仪检测结果  与正常组相比,细胞内钙离子浓度随着缺氧时间延长而升高,呈时间依赖性。缺氧2h时,与缺氧损伤组相比,Rosamultin及Verapamil处理之后,细胞内钙离子浓度显著降低(P<0.01)。  3.2激光共聚焦检测结果  细胞内钙离子浓度随着缺氧时间延长而升高,Rosamultin处理之后,细胞中荧光强度显著减弱。  3.3钙离子通道及钙蛋白酶Western Blot检测结果  细胞内Stim1、Orai1、Calpain1蛋白表达量随着缺氧时间延长而增高(P<0.01),呈浓度依赖性;缺氧2h后,与正常对照组相比,缺氧模型组细胞内Stim1、Orai1、Calpain1均显著上升(P<0.01),Rosamultin处理之后Stim1、Orai1、Calpain1的表达水平均显著下降(P<0.01)。  4 Rosamultin对缺氧所致EA.hy926内皮细胞凋亡的影响  4.1 Hochest/PI双染结果  与正常对照组相比,缺氧模型组中死亡细胞明显增多,视野中出现大量被红色荧光标记的细胞,染色质凝集增多,而Rosamultin处理之后,死亡细胞明显减少,染色质凝集减弱。  4.2 DAPI染色结果  与正常对照组相比,缺氧模型组细胞核皱缩,着色加深,能看到明显的棒状凋亡小体,有的细胞胞核膨胀,破碎,而Rosamultin处理后,胞核皱缩的状态明显好转。  4.3流式细胞法(AnnexinⅤ/PI双染法)结果  与正常对照组相比,缺氧模型组中细胞凋亡率显著增加(P<0.01),加入野蔷薇苷(Rosamultin,1×10-11、1×10-12、1×10-13mol/L)和维拉帕米(Verapamil,1×10-11mol/L)干预之后,细胞凋亡率显著下降(P<0.01)。  4.4 Rosamultin对凋亡相关蛋白的影响  与正常对照组相比,缺氧模型组中细胞内Bax、Cyt c、Caspase-9、Caspase-3蛋白表达量明显增高(P<0.01),Bcl-2蛋白表达水平降低(P<0.01);在加入Rosamultin处理之后Bax、Cyt c、Caspase-9、Caspase-3蛋白表达水平明显降低(P<0.01),Bcl-2表达增高(P<0.01)。  5细胞内iNOS、eNOS、NO检测  5.1 ELISA法检测细胞外iNOS、eNOS含量  与正常对照组相比,缺氧模型组中细胞内iNOS水平显著升高(P<0.01),eNOS水平显著降低(P<0.01)。而经过各浓度Rosamultin以及Verapamil处理之后,iNOS的水平显著降低(P<0.01),eNOS的水平显著提高(P<0.01)。  5.2分光光度法检测细胞外NO含量  与正常对照组相比,缺氧模型组中NO水平显著降低(P<0.01)。而经过各浓度Rosamultin以及Verapamil处理之后,NO的水平显著提高(P<0.01)。  6免疫荧光法观察细胞内HIF-1α的核位移结果  正常对照组,细胞内HIF-1α表达量很少,细胞中被FITC标记的HIF-1α蛋白极少,荧光微弱,缺氧后细胞内HIF-1α入核并在细胞中大量表达,荧光强度显著增强,加入Rosamultin处理之后,HIF-1α表达显著增加,荧光强度与缺氧组相比显著增强(P<0.01)。  7 Rosamultin对缺氧诱导因子(HIF)相关蛋白的作用  与正常对照组相比,缺氧模型组HIF-1α和VEGF蛋白表达量明显增加(P<0.01),pVHL表达量减少(P<0.01),HIF-1β表达量无明显变化;加入Rosamultin处理之后HIF-1α、VEGF和pVHL蛋白表达量与缺氧模型组相比均显著增加(P<0.01),HIF-1β蛋白表达无明显变化。  8加入HIF-1α特异性抑制剂二甲氧基雌二醇(2Methoxyestradiol,后面简称2ME2)实验结果:  8.1 MTT、细胞凋亡染色及流式细胞检测结果  与正常对照组相比,2ME2(10μg/L)+Rosamultin(1×10-11mol/L)+缺氧组细胞活力明显低于Rosamultin(1×10-11mol/L)+缺氧组(P<0.01),但显著高于缺氧模型组和2ME2(10μg/L)+缺氧组(P<0.01),细胞凋亡染色及流式细胞检测凋亡均与MTT结果一致。  8.2免疫印迹(Western Blot)结果  与正常对照组相比,缺氧模型组HIF-1α、VEGF蛋白显著升高,2ME2(10μg/L)+缺氧组HIF-1α、VEGF蛋白表达明显降低(P<0.01);2ME2(10μg/L)+Rosamultin(1×10-11mol/L)+缺氧组与缺氧模型组相比HIF-1α、VEGF蛋白表达显著下调,但VEGF显著高于2ME2(10μg/L)+缺氧组(P<0.01)。  结论:  1 Rosamultin能明显减轻缺氧诱导内皮细胞钙超载、凋亡,改善细胞形态,提高细胞存活率,对缺氧诱导的细胞损伤有明显的保护作用。  2 Rosamultin可能是通过抑制钙池依赖性钙离子通道减轻内皮细胞缺氧性钙超载。  3 Rosamultin可能通过抑制线粒体凋亡通路抑制缺氧诱导的内皮细胞凋亡。  4 Rosamultin可通过缺氧诱导因子信号通路发挥对内皮细胞缺氧损伤的保护作用。
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