PM2.5暴露下调PGC-1α/SIRT3致AD细胞模型线粒体稳态失衡、凋亡及自噬水平增加和蝎毒耐热合成肽修复作用研究

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目的:本实验探究PM2.5暴露下,阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)细胞模型中神经炎症水平、凋亡水平、线粒体稳态以及细胞自噬的变化,同时进一步讨论蝎毒耐热合成肽(Scorpion venom heat-resistant synthetic peptide,SVHRSP)对其修复作用及其可能的机制。方法:1.PM2.5样品采集、处理:本实验样本通过PM2.5采样器采集2018年10月至2019年3月大连市环境空气获得,蒸馏水溶解含有PM2.5的石英滤膜后使用超声仪震荡3-5次,晾干滤膜碎片后得其重量差以计算PM2.5混悬液浓度,获得PM2.5混悬液储存于4℃冰箱用于后续实验。2.实验分组及模型构建:本实验采用Aβ25-35(Amyloidβ-protein,Aβ)和PM2.5处理小胶质细胞(BV2)和小鼠海马神经元细胞(HT22)以构建体外病理模型。实验分组:1)对照组、Aβ25-35组、Aβ25-35+PM2.5组、Aβ25-35+SVHRSP组、Aβ25-35+PM2.5+SVHRSP组,讨论PM2.5暴露对神经炎症和细胞凋亡的影响以及SVHRSP的修复作用;2)对照组、Aβ25-35组、Aβ25-35+PM2.5组,讨论PM2.5暴露对线粒体稳态、细胞自噬和PGC-1α/SIRT3信号通路的影响;3)对照组、Aβ25-35+PM2.5处理1h组、Aβ25-35+PM2.5处理6h组、Aβ25-35+PM2.5处理24h组,讨论PM2.5和Aβ25-35共暴露时各组线粒体稳态和细胞自噬水平的变化;4)对照组、Aβ25-35+PM2.56h组、Aβ25-35+PM2.5+SVHRSP 6h组,讨论PM2.5和Aβ25-35共暴露时,SVHRSP对线粒体稳态、细胞自噬以及PGC-1α/SIRT3信号通路的修复作用;5)对照组、si PGC-1α组,检测各组PGC-1α/SIRT3信号通路相关指标以评价si PGC-1αRNA的转染效率;6)对照组、si PGC-1α6h组、Aβ25-35+PM2.56h组、si PGC-1α+Aβ25-35+PM2.56h组、si PGC-1α+Aβ25-35+PM2.5+SVHRSP 6h组,讨论PM2.5和Aβ25-35共暴露情况下,PGC-1α/SIRT3信号通路对线粒体稳态和细胞自噬的调控作用。3.相关指标检测:PM2.5、Aβ25-35、SVHRSP、si PGC-1αRNA如上述描述处理细胞并进行相关指标检测。1)细胞存活率:CCK-8实验检测不同PM2.5、Aβ25-35、SVHRSP浓度作用下BV2细胞、HT22细胞存活率;2)炎症相关指标检测:Western blot和q-RTPCR检测BV2细胞内IL-1β、IL-6、TNF-α蛋白及基因水平,酶联免疫吸附实验检测BV2细胞培养上清中IL-6蛋白水平,免疫荧光检测BV2细胞内IL-6蛋白荧光强度变化;3)凋亡相关指标检测:Western blot和q-RTPCR检测HT22细胞中Bax、Bcl-2蛋白及基因水平、流式细胞术Annexin V-FITC/PI双染法检测HT22细胞凋亡水平;4)线粒体稳态相关指标检测:Western blot、q-RTPCR和细胞免疫组织化学法检测HT22细胞中DRP1、MFN-2蛋白及基因水平;5)自噬相关指标检测:Western Blot、q-RTPCR和免疫荧光检测HT22细胞内Beclin-1、LC3蛋白及基因水平;6)通路相关蛋白检测:Western blot、q-RTPCR和免疫荧光检测HT22细胞内PGC-1α、SIRT3蛋白及基因水平,si PGC-1α转染HTT2细胞后Western Blot和q-RTPCR检测HT22细胞内线粒体稳态及自噬相关指标。结果:1.SVHRSP缓解了PM2.5暴露下Aβ25-35诱导的神经炎症,降低了BV2细胞炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α释放水平;2.SVHRSP缓解了PM2.5暴露下Aβ25-35诱导的HT22细胞凋亡水平,抑制促凋亡蛋白Bax表达,提升抗凋亡蛋白Bcl-2表达,降低早期凋亡和晚期凋亡细胞百分比;3.SVHRSP缓解了PM2.5暴露下Aβ25-35诱导的HT22细胞线粒体稳态失衡,恢复了线粒体融合蛋白MFN-2表达,抑制了线粒体分裂蛋白DRP1表达;4.SVHRSP缓解了PM2.5暴露下Aβ25-35诱导的HT22细胞自噬,降低了自噬标志蛋白Beclin-1及LC3蛋白表达水平;5.PM2.5暴露通过下调PGC-1α/SIRT3通路及其下游蛋白加剧HT22细胞线粒体稳态失衡及细胞自噬水平,SVHRSP可能通过PGC-1α/SIRT3通路缓解了PM2.5暴露导致的细胞损伤。结论:1.SVHRSP可以缓解PM2.5暴露对AD细胞模型中神经炎症增加、神经元细胞凋亡及自噬水平升高和线粒体稳态失衡等病理进程;2.SVHRSP可能通过PGC-1α/SIRT3通路缓解了PM2.5暴露导致的细胞损伤。
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