异甘草素改善RAW 264.7细胞线粒体生物发生抑制脂多糖诱导的炎症反应

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异甘草素(isoliquiritigenin,ISL)是药食同源植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)中所含的查尔酮类化合物。已发现其具有优异的抗氧化、抗炎和抗肿瘤等广泛的生物学活性,但其抗炎活性的确切生物学机制仍未完全阐明。
  目的:考察异甘草素对脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的RAW264.7巨噬细胞炎症反应的干预作用,从线粒体功能和生物合成角度阐明其作用机制,为甘草传统应用提供新的依据。
  方法:(1)MTT法检测细胞活力;(2)倒置相差显微镜观察细胞形态学变化;(3)Griess法检测NO含量;(4)ELISA法检测TNF-α水平;(5)Western blotting检测炎症相关蛋白iNOS、氧化应激相关蛋白Nrf2、凋亡相关蛋白(Bcl2、Bax)以及线粒体自噬(Parkin、Pink1)的表达水平;(6)DCFH-DA、Mito-SOX、JC-1以及Mito-Tracker Green探针染色后流式细胞术分别测定细胞总活性氧、线粒体源ROS、线粒体膜电势水平以及线粒体质量数;(7)基于荧光素酶的荧光增强法检测ATP水平;(8)Long PCR测定线粒体DNA损伤;(9)Western blotting检测线粒体动力学相关蛋白(Drp1、OPA1、Mfn1/2)以及线粒体生物发生(PGC-1α、NRF1、Tfam)的表达水平。
  结果:(1)ISL浓度依赖性地抑制RAW264.7巨噬细胞增殖,而低于20μmol/L ISL未表现出明显的细胞毒活性;(2)LPS诱导RAW264.7巨噬细胞分化为炎症细胞,细胞由正常状态下的圆形分化为典型的梭形;(3)与空白对照组比较,模型组中促炎因子NO、TNF-α和iNOS蛋白表达水平明显升高,而ISL处理显著降低了NO、TNF-α和iNOS水平。(4)异甘草素显著性上调RAW264.7细胞中Nrf2蛋白水平和Bcl-2/Bax比例,并浓度依赖性地逆转了LPS诱导的Parkin蛋白表达下调。(5)异甘草素能够浓度依赖性的改善由LPS诱导的RAW264.7细胞线粒体功能障碍,提高线粒体ATP合成速率,维持线粒体正常膜电势。(6)Long-PCR和蛋白印迹结果表明,LPS可以引起线粒体DNA损伤和线粒体生物发生相关蛋白的表达异常;异甘草素可以抑制线粒体损伤,恢复线粒体合成蛋白表达水平,改善线粒体功能损伤,维持线粒体稳态。
  结论:LPS能够诱导RAW264.7巨噬细胞向M1促炎型转化,释放NO、TNF-α和iNOS等促炎因子;异甘草素处理显著抑制了LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞的M1转化,下调NO和TNF-α水平。在LPS诱导RAW264.7巨噬细胞中,不同浓度的ISL能显著性抑制细胞总ROS以及线粒体源ROS的生成,改善LPS引起的细胞氧化应激,防止细胞损伤;另外,ISL还能改善线粒体功能,抑制LPS刺激RAW264.7细胞凋亡和线粒体自噬的发生。
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