甲基乙二醛(Methylglyoxal,MGO)作为高反应活性的二羰基化合物,主要来自于葡萄糖酵解过程中生成的毒性副产物,并在人体内广泛分布。生理条件下,只有很少的葡萄糖会转变成MGO。但在疾病或代谢紊乱的条件下,机体糖酵解发生异常,导致MGO积累超过正常水平。MGO作为非酶糖化反应的中间体能够与体内多种蛋白反应生成晚期糖基化终末产物(advanced glycosylation end products,AGEs)。MGO 和 AGEs 均能刺激细胞产生活性氧(reactive oxygen species,ROS),最终诱导细胞凋亡。有研究表明MGO和AGEs与糖尿病、血管病变和神经退行性病变等多种疾病的发生发展密切相关。本部分主要探讨了 MGO诱导血管内皮细胞凋亡的作用机制,实验采用人脐静脉内皮细胞株HUVECs作为离体实验的研究对象,流式细胞仪检测结果显示,正常无处理组的细胞凋亡率为3.11%,MGO可浓度依赖性地增加HUVECs的凋亡,并在1.0 mM时细胞凋亡率达到14.05%。MTT、WB、q-PCR的结果均佐证了MGO能够诱导血管内皮凋亡这一事实。近年来大量研究发现胞浆型磷脂酶A2(cytosolic phospholipase A2,cPLA2)的异常表达与细胞凋亡有关,为了验证MGO对细胞凋亡的作用是否依赖于cPLA2,本实验选择将cPLA2抑制或干扰后继续检测细胞凋亡的情况。WB结果显示,与MGO处理组相比,cPLA2抑制剂PYR的加入能够明显上调Bcl-2/Bax的比值,这提示细胞凋亡显著减少;同时将cPLA2干扰后,MGO失去了促进细胞凋亡的能力。总之,将cPLA2抑制或干扰后,MGO诱导细胞凋亡的能力均有所减弱,这说明cPLA2在MGO诱导的HUVECs凋亡中发挥重要的作用。众所周知,p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinases,p38MAPK)是cPLA2的上游调节蛋白,这提示cPLA2参与MGO诱导的HUVECs的凋亡可能是通过活化p38MAPK实现的。结果显示,MGO可呈时间和浓度依赖性地增加cPLA2的活性及其表达,在这一过程中p38MAPK被激活,且激活过程与cPLA2活化的时间点相吻合。但是令我们意外的是,给与p38的抑制剂SB202190,却并不能减轻MGO引起的HUVECs凋亡,这说明p38并不直接参与cPLA2介导的MGO引起的HUVECs凋亡。NF-κB作为一种转录因子,在细胞凋亡的调节中具有重要作用。实验结果显示,MGO可以抑制NF-κB的磷酸化水平,给与NF-κB的抑制剂进一步增加了 MGO引起的凋亡,而给与cPLA2的抑制剂或将cPLA2干扰后能逆转NF-κB的磷酸化水平。这些结果提示NF-κB在MGO诱导的HUVECs凋亡中发挥抗凋亡的作用,并受cPLA2的调节。另外,给与抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)后明显地抑制了 MGO诱导的HUVECs凋亡,同时降低了 cPLA2的磷酸化水平,升高了 NF-κB的磷酸化水平。综上所述,MGO通过活化氧化还原信号通路来增强cPLA2的表达和活化从而促进HUVECs的凋亡,在这一过程中NF-κB的磷酸化被抑制,抗凋亡蛋白Bcl-2的表达下调,然而MGO的这些作用均能被抗氧化剂NAC所逆转。