DNA甲基化和PI3K/Akt信号通路在五味子乙素抗阿尔茨海默病中作用及其机制

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目的研究五味子乙素(Schisandrin B,Sch B)对Aβ1-42损伤人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y细胞)的治疗作用,检测各实验组DNA甲基转移酶和PI3K/Akt信号通路发挥的作用,并探讨其参与了怎样的机制。方法以Aβ1-42孵育SH-SY5Y细胞制备的AD模型为对象,分为7组,分别为正常对照组(C)、AD细胞模型组及Sch B高、中、低剂量组、LY294002组(LY294002为PI3K/Akt信号通路的抑制剂)、LY294002+Sch B高剂量组。通过观察细胞形态和MTT法检测各组细胞存活率;Real-time PCR检测各实验组细胞DNA甲基转移酶DNMT1、DNMT3A和DNMT3B及Akt的m RNA表达情况;Western blot检测各实验组细胞DNMT3A、Akt及p-Akt的蛋白表达情况;免疫细胞化学检测各组细胞的DNMT3B和DNMT1的蛋白表达情况;使用DNA甲基化芯片(Infinium Human Methylation 850K Bead Chip)检测正常组、AD细胞模型组及Sch B高剂量组的甲基化谱,并对检测结果进行生物学分析。结果(1)Sch B对Aβ1-42损伤的SH-SY5Y细胞在细胞形态和活力上都有明显的改善作用;(2)Real-time PCR的结果显示,与正常对照组相比,AD细胞模型组DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和Akt的m RNA表达量明显降低(P<0.05),加入Sch B后DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和Akt的m RNA表达量均有所升高(P<0.05);且随着Sch B浓度剂量的增加,DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和Akt的m RNA表达量逐步升高(P<0.05)。LY294002预先作用1 h后,与AD细胞模型组比较,DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和Akt的m RNA表达量下降(P<0.05),与高剂量Sch B相比,LY294002+高剂量Sch B组DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和Akt的m RNA表达量明显下降(P<0.05);(3)Western blot结果显示,Aβ1-42作用后,降低了DNMT3A和p-Akt的蛋白表达量,经Sch B治疗后,DNMT3A和p-Akt/Akt的蛋白表达量明显升高(P<0.05),且呈剂量依赖性,LY294002预先作用1 h后,与AD细胞模型组比较,DNMT3A和p-Akt/Akt蛋白表达量明显下降,与高剂量Sch B相比,LY294002+高剂量Sch B组的DNMT3A和p-Akt/Akt的蛋白表达水平有所降低;(4)免疫细胞化学染色显示,Aβ1-42作用后,降低了DNMT3B和DNMT1的蛋白表达量,经Sch B治疗后,DNMT3B和DNMT1的蛋白表达量明显升高(P<0.05),LY294002预先作用1 h后,与AD模型组比较,DNMT3B和DNMT1的蛋白表达量明显下降,与高剂量Sch B相比,LY294002+高剂量Sch B组的DNMT3B和DNMT1的蛋白表达降低;(5)Illumina甲基化芯片检测结果显示,在所有有基因注释的甲基化位点中,差异甲基化位点相关通路有:Ras、c AMP、PI3K/Akt等,DNA异常甲基化能够影响这些通路。结论(1)Sch B对Aβ1-42损伤的SH-SY5Y细胞模型的形态和活力有改善作用;(2)Sch B可能通过调节DNMT3A、DNMT1、DNMT3B和p-Akt的m RNA及蛋白表达来治疗阿尔兹海默病;(3)经PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002作用后,Sch B上调上述蛋白表达作用被抑制,这可能是Sch B通过PI3K/Akt信号通路,上调上述蛋白表达而发挥作用。(4)在各实验组细胞中存在大量差异性甲基化基因,提示DNA异常甲基化与AD的发生发展密切相关。
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