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目的:
尽管缺血性脑血管病的保护机制研究已经很多,但有关线粒体功能变化的研究不多。缺血性脑血管病信号转导途径之一JAK/STAT参与了中枢神经系统的发育以及神经细胞的增殖、生存、分化过程,并与脑肿瘤、脑缺血等中枢神经系统疾病的病理生理过程密切相关,之前JAK/STAT传导路径调节缺血/再灌注以及凋亡的研究都是围绕细胞膜-胞浆-胞核途径,本文通过观察缺血预处理对SH-SY5Y细胞(人神经母细胞瘤细胞)的保护作用,研究线粒体STAT3对氧糖剥夺的SH-SY5Y细胞的保护作用。
实验方法:
用含10%胎牛血清和HEPES液(终浓度10mmol/L)改良的高糖DMEM培养基培养SH-SY5Y细胞,每2-3天换液,取传代后3天的SH-SY5Y细胞,分为4组,A组(正常对照);B组(OGD氧糖剥夺):细胞缺血缺氧4小时,恢复氧和血清供给24小时;C组(IPC缺血预处理):细胞缺血缺氧1小时,恢复氧和血清供给24小时,然后再缺血缺氧4小时后复氧24小时;D组(IPC+AG490缺血预处理+阻断剂组AG490):同C组预处理后加阻断剂AG490(浓度为50μmol/L)缺氧4小时后复氧24小时。采用AnnexinV-FITC/PI双染流式细胞分析仪检测细胞凋亡率,荧光探针JC-1检测线粒体膜电位(AΨm),荧光探针二氯荧光素双醋酸盐(DCFH-DA)标记SH-SY5Y细胞,然后应用流式细胞仪检测细胞内活性氧的荧光强度,Western-Blotting法检测mtP-STAT3-Tyr705和mtSTAT3的蛋白表达水平,观察线粒体mtP-STAT3-Tyr705和mtSTAT3对氧糖剥夺的SH-SY5Y细胞的保护作用。
实验结果:
一、SH-SY5Y细胞凋亡结果
氧糖剥夺后,B、C、D组细胞凋亡率均较A组(正常对照组)显著增高,差别有统计学意义(p<0.05);C组(IPC)细胞凋亡率较B组(OGD组)显著减少,差别有统计学意义(p<0.05);D组(IPC+AG490组)细胞凋亡率较C组(IPC组)显著增高,差别有统计学意义(p<0.01)。
二、线粒体膜电位检测结果
JC-1检测线粒体膜电位,比较各组SHSY-5Y细胞的膜电位水平,B、C、D组线粒体膜电位水平均较A组(正常对照组)显著降低,差别有统计学意义(p<0.01);C组(IPC)线粒体膜电位较B组(OGD)显著增加,差别有统计学意义(p<0.01);D组(IPC+AG490)线粒体膜电位较C组(IPC)显著降低,差别有统计学意义(p<0.01)。
三、活性氧平均荧光强度检测结果
实验各组均见ROS胞内表达,比较各组SH-SY5Y细胞荧光强度,B组(OGD组)ROS荧光强度显著高于A组(正常对照组),差别有统计学意义(p<0.01);C组(IPC组)荧光强度较B组(OGD组)显著减少,差别有统计学意义(p<0.01);D组(IPC+AG490组)荧光强度显著高于C组(IPC),差别有统计学意义(p<0.01)。
四、蛋白免疫印迹结果
检测线粒体磷酸化STAT3酪氨酸705(mtP-STAT3-Tyr705)的表达水平,B组与A组(正常对照组)比较差别有统计学意义(p<0.05);C组(IPC组)蛋白表达水平较B组(OGD组)显著增高,差别有统计学意义(p<0.05);D组(IPC+AG490组)蛋白表达水平较C组(IPC组)显著降低,差别有统计学意义(p<0.05)。
结论:
缺血预处理诱导mtP-STAT3-Tyr705,可以调节线粒体膜电位,减少细胞内活性氧的产生,减少氧糖剥夺后SH-SY5Y细胞的凋亡,而JAK/STAT3通路特异性阻断剂AG490减少了mtP-STAT3-Tyr705的蛋白表达水平,抑制了该蛋白的神经保护作用,提示mtP-STAT3-Tyr705可以通过调节线粒体生物能,对缺血缺氧后神经细胞起到保护作用。