氧浓度调节糖酵解途径对MLE-12细胞纤维化样改变的作用

来源 :华北理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ncwu521
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目的采用MLE-12细胞建立体外二氧化硅(silicon dioxide,Si O2)、博来霉素(bleomycin,BLM)染毒的肺上皮细胞模型,并通过改变氧浓度来调节糖酵解速率,探讨细胞糖酵解与炎症因子、纤维化因子与转化生长因子产生的关系,以探明肺泡上皮细胞糖酵解对肺纤维化的影响。方法使用纯Si O2粉尘(粒径:1~5μm)与BLM各50μg/L刺激体外培养的MLE-12细胞,采用三气培养箱调节氧气浓度,对MLE-12细胞进行低氧(2%O2)、高氧(30%O2)干预。分为对照组、Si O2模型组、Si O2高氧组(30%O2)、Si O2低氧组(2%O2)、BLM模型组、BLM高氧组(30%O2)、BLM低氧组(2%O2)。观察各处理组MLE-12细胞的形态学改变,并采用CCK-8法检测细胞存活率与抑制率。采用比色法测定细胞培养基上清液中的葡萄糖消耗量与乳酸含量;碱水解法测定羟脯氨酸(hydroxyproline,HYP)的含量;酶联免疫法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测定培养基上清液中白介素6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)及转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)含量;蛋白免疫印迹法(western-blot,WB)测定细胞裂解液中M2型丙酮酸激酶(M2-type pyruvate kinase,PKM2)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase,PFK)、己糖激酶-1(hexokinase-1,HK1)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDHA)和缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)的蛋白表达水平。结果1采用CCK-8法检测细胞存活率与细胞抑制率,各模型组较对照组细胞存活率降低,抑制率升高(P<0.05);高氧状态下各组细胞存活率较相应模型组均有增高,抑制率均有下降(P<0.05);低氧状态下细胞存活率较相应模型组均有下降,抑制率均有升高(P<0.05)。2葡萄糖消耗量与乳酸含量的检测结果显示,各模型组较对照组细胞葡萄糖消耗量增加,乳酸含量增多(P<0.05);高氧状态下各组较相应模型组葡萄糖消耗量与乳酸含量均减少(P<0.05);低氧状态下各组较相应模型组葡萄糖消耗量与乳酸含量均增加(P<0.05)。3糖酵解相关蛋白检测结果显示,Si O2模型组较对照组糖酵解相关蛋白LDHA、PKM2、PFK、HK和HIF-1α表达均有升高趋势(P<0.05);BLM模型组较对照组糖酵解相关蛋白LDHA、PKM2、HK和HIF-1α表达均有升高趋势(P<0.05),PFK表达与对照组大致相同(P>0.05);Si O2高氧组糖酵解相关蛋白LDHA、PKM2、PFK、HK和HIF-1α较模型组表达均下降(P<0.05);Si O2低氧组糖酵解相关蛋白较模型组糖酵解相关蛋白表达进一步升高(P<0.05)。BLM高氧组较模型组糖酵解相关蛋白LDHA、PKM2和PFK表达均升高(P<0.05),HK和HIF-1α表达下降(P<0.05);BLM低氧组较模型组糖酵解相关蛋白LDHA、PKM2、PFK、HK和HIF-1α糖酵解相关蛋白表达升高(P<0.05)。4炎症因子、纤维化因子与转化生长因子检测结果显示,各模型组较对照组IL-6、TNF-α、TGF-β1与HYP表达均有增加(P<0.05);Si O2高氧组与BLM高氧组IL-6、TNF-α、TGF-β1与HYP表达较对应模型组表达下降(P<0.05);Si O2低氧组与BLM低氧组IL-6、TNF-α、TGF-β1与HYP表达较对应模型组表达进一步增加(P<0.05)。结论1 Si O2刺激会提高细胞糖酵解速率,增加糖酵解酶的表达,造成胞外乳酸堆积;导致细胞炎症反应,纤维化因子、转化生长因子分泌增多。升高氧浓度可降低糖酵解速率,减少糖酵解关键酶表达,减轻乳酸堆积,减少炎症反应,减少纤维化因子与转化生长因子分泌。降低氧浓度会造成细胞内缺氧,进一步增强糖酵解速率,增加糖酵解关键酶表达;加重胞外乳酸堆积、细胞炎症反应,纤维化因子与转化生长因子分泌增加。2 BLM刺激会提高细胞糖酵解速率,糖酵解关键酶表达无明显增加,造成胞外乳酸堆积,导致细胞炎症反应,纤维化因子、转化生长因子分泌增多。升高氧浓度可减慢糖酵解速率,增加糖酵解关键酶的表达,减轻乳酸堆积,减少炎症反应,减少纤维化因子与转化生长因子分泌。降低氧浓度可造成细胞内缺氧,显著提高糖酵解速率,增加糖酵解关键酶表达,加重胞外乳酸堆积和炎症反应,纤维化因子与转化生长因子分泌增加。3升高氧浓度能够降低细胞糖酵解速率,增加细胞有氧呼吸,对于Si O2和BLM刺激的MLE-12细胞均有一定的效果,但从结果看,对于Si O2刺激的细胞效果更加明显。图18幅;表7个;参113篇。
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