p38调控的FoxO3a核转位上调SOD2防止镉诱导的神经元细胞氧化应激

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背景镉(cadmium,Cd)是一种自然环境和职业环境中备受关注的重金属。膳食和环境中的低浓度Cd是大多数人接触Cd的主要来源,可以导致神经系统的损伤。越来越多的证据表明,Cd的细胞毒性与氧化应激有关。Cd诱导氧化应激的同时也会激活相关的抗氧化防御反应来减轻氧化损伤。锰超氧化物歧化酶(SOD2)是抗氧化的第一道防线,可以催化O2·-分解为O2和H2O2,从而促进细胞的适应和存活。所以它在维持氧化和抗氧化之间的平衡中发挥重要作用转录因子FoxO3a(也称为FKHRL1),它可以调控一系列的细胞生理过程,包括凋亡、代谢、增殖以及氧化应激抵抗。FoxO3a被报道在一些应激情况下,通过诱导促凋亡基因的表达而导致细胞凋亡。然而,也有研究表明,在一些低强度刺激的情况下,FoxO3也可以发挥一个保护作用。在低剂量C处理的情况下,FoxO3是否发挥作用以及如何发挥作用还不清楚。多种翻译后修饰的核转位对于FoxO3a的转录功能是必不可少的,包括磷酸化、乙酰化和泛素化。FoxO3a是PI3K/Akt通路下游的一个重要靶点。Akt介导的FoxO3a磷酸化导致它滞留在胞质中。MAPKs也被报道可以调控FoxO3a的核转位。然而,在低浓度Cd处理的神经元细胞中,FoxO3a的上游调控分子并不清楚。目的1.明确FoxO3a在低浓度Cd诱导的氧化应激中的作用;2.探索FoxO3a在低浓度Cd诱导的氧化应激中的核转位机制;方法1.流式细胞术和荧光显微镜检测细胞内氧化应激水平2.SOD2活性检测3.蛋白免疫印迹分析细胞内蛋白的表达变化4.CCK-8检测细胞活力5.细胞核蛋白和浆蛋白分离以及激光共聚焦显微镜检测蛋白定位6.siRNA干扰确定FoxO3a的作用7.采用GraphPad Prism 7进行统计学分析。结果1.低浓度Cd诱导神经元细胞ROS产生增多和SOD2上调。2.低浓度Cd处理使细胞核内FoxO3a明显增多。3.干扰FoxO3a抑制了 SOD2的蛋白表达和活性,同时增加了细胞内ROS水平,最终导致了 Cd诱导的细胞活力下降。4.低浓度Cd诱导p38以时间依赖的方式激活,p38抑制剂SB203580可抑制FoxO3a核转位;Cd诱导细胞核内FoxO3a(Ser7)以时间依赖的方式增多,p38抑制剂可抑制核内的FoxO3a(Ser7)。5.p38抑制剂可导致SOD2下调,胞内ROS增多,Cd诱导的细胞活力下降。结论1.低浓度Cd诱导细胞发生氧化应激并激活了抗氧化防御反应。2.低浓度Cd可使FoxO3a发生核转位。3.FoxO3a通过上调SOD2在Cd处理的神经元细胞中发挥抗氧化作用。4.p38通过磷酸化FoxO3a促进Cd诱导的FoxO3a核转位。5.p38-FoxO3a-SOD2信号通路参与了 Cd诱导的氧化应激抵抗并且可以减轻Cd导致的神经元细胞损伤。
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