硒对TBHP诱导的髓核细胞凋亡的抑制作用及其机制研究

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目的:本研究旨在探讨叔丁基过氧化氢(tert-butyl hydroperoxide,TBHP)对髓核细胞线粒体动力学的影响及其在诱导髓核细胞凋亡中的作用及机制,进一步探究硒(Selenium,Se)对髓核细胞线粒体动力学的调节作用以及对椎间盘(intervertebral disc,IVD)退行性变(IVD degeneration,IDD)进展的缓解作用及其机制。方法:从(Sprague-Dawley)SD大鼠尾椎间盘中提取髓核细胞,使用TBHP处理细胞,建立体外细胞损伤模型。使用Se单独或与线粒体分裂激动剂(carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone)FCCP或(nuclear factor erythroid 2-related factor 2)Nrf2抑制剂ML385共同干预髓核细胞,通过CCK-8试验检测细胞活性,死活染色检测细胞死亡情况,(terminal deoxynucleotidyl transferase biotin-dutp nick end labeling)TUNEL染色、流式细胞学、Western Blot检测细胞凋亡水平和凋亡相关蛋白的表达以明确Se对于髓核细胞的保护作用及其机制。同时通过免疫荧光染色观察细胞线粒体形态变化,Western Blot检测线粒体分裂融合相关蛋白的表达变化来阐明Se对于线粒体动力学的调节作用以及线粒体动力学在髓核细胞凋亡中所发挥的作用。进而通过免疫荧光染色检测Nrf2核转位及表达水平的变化和观察细胞线粒体形态变化,探究Se调节线粒体动力学的机制。最后通过构建SD大鼠尾椎间盘针刺模型在体内验证Se能否缓解IDD进展。结果:Se干预可以减轻TBHP诱导的髓核细胞活性下降和细胞死亡,抑制TBHP诱导的氧化应激、线粒体功能障碍、细胞外基质变性和细胞凋亡。免疫荧光染色结果表明TBHP处理导致髓核细胞线粒体长度明显缩短,Se干预后线粒体长度恢复,然而FCCP的处理阻断了Se调节线粒体动力学的作用。流式细胞学及Western Blot检测发现FCCP部分阻断了Se抑制细胞内(reactive oxygen species)ROS产生、线粒体ROS产生、细胞凋亡、维持线粒体膜电位的作用,说明Se通过调节线粒体动力学保护髓核细胞。免疫荧光染色及Western Blot检测发现Se促进Nrf2的核转位及表达水平,促进线粒体融合,然而使用ML385处理可以逆转上述改变。同时流式细胞学及Western Blot检测发现ML385部分阻断了Se抑制细胞内ROS产生、线粒体ROS产生、细胞凋亡、维持线粒体膜电位的作用,表明Se通过激活Nrf2通路保护髓核细胞。最后,动物实验也证明Se-Met可以减轻针刺诱导的IDD进展。结论:Se可以通过激活Nrf2通路抑制TBHP诱导的氧化应激和线粒体分裂,从而抑制髓核细胞的凋亡,缓解IDD的进展。本研究结果表明Se对线粒体动力学的调节可以延缓IDD的进展,提示Se可能是治疗IDD的新策略。
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