巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)敲减减少脂肪间充质干细胞氧化应激导致的Parthanatos

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:han8349
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背景:创伤性中枢神经损伤,如脊髓损伤(spinal cord injury,SCI),是十分常见且预后不良的疾病。由于神经细胞的不可再生性,干细胞移植就成为治疗此类疾病的首选方式。近年来,大量研究证实了干细胞移植治疗SCI是有效的。其中,肪间充质干细胞(adipose derived stem cells,ADSCs)由于其快速增殖能力和多谱系潜能,它们被认为是修复和再生各种组织适宜的干细胞。ADSCs最吸引人的地方是其免疫抑制特性,表现为抗凋亡,抗氧化,抗炎等能力,再加上容易获取等优势,使其逐渐成为再生医学领域中应用最为广泛的移植干细胞种类。尽管如此,SCI后损伤局部的不良环境,会导致移植的干细胞的存活率降低,这也大大限制了干细胞移植的治疗效果。氧化应激是在SCI进展过程中导致不良微环境进展的关键因素。因此,如何提高干细胞移植后存活率是提高干细胞移植治疗效果的重要课题。研究表明氧化应激导致干细胞DNA损伤,诱发PARP-1超活化,可能与PARP-1介导的细胞死亡方式——parthanatos相关。Parthanatos是2007年提出的由PARP-1介导的细胞死亡方式,广泛涉及多种疾病,包括帕金森氏病,心力衰竭,缺血再灌注损伤,脊髓损伤,与缺血性和缺氧性脑损伤。当细胞暴露于DNA毒性环境后导致DNA损伤时,PARP-1过度激活,形成大量PAR长链聚合物,扰乱线粒体膜电位,引起AIF(apoptosis-inducing factor,AIF)从细胞线粒体内释放并进入细胞核。AIF进入细胞核后诱导MIF细胞核内募集,与之结合共同介导DNA链断裂。在侧过程中,MIF发挥其核酸酶功能剪切DNA链,诱发细胞死亡。
  目的:本研究探索暴露于氧化应激下的ADSCs死亡方式是否为parthanatos,以及若死亡方式是parthanatos,则对parthanatos进程中的关键分子——巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)进行敲减能否减少ADSCs氧化暴露后的死亡。
  方法:对ADSCs进行氧化应激暴露后,使用流式细胞术(annexin-V/PI)检测细胞死亡情况。为鉴定细胞死亡方式与凋亡差别,我们使用了依托泊苷(etoposide,ETO)诱导经典细胞凋亡(ETO组)作为对比,同时使用PARP-1抑制剂PJ-34和广谱caspase抑制剂Z-VAD-FMK分别对两种处理组进行干预。通过使用流式细胞术(annexin-V/PI)检测细胞死亡量以及annexin-V/PI细胞信号分布,使用免疫荧光检测细胞核内PARP-1激活产物多聚PAR链荧光信号来验证两组差别;再使用蛋白印迹检测(western blot)分别检测两组中经典凋亡途径中PARP-1和caspase-3的剪切体情况;在证实此水平氧化应激暴露导致parthanatos后,对ADSCs中MIF进行敲减,再次检测氧化暴露后细胞死亡情况,以及碱性和中性彗星检测观察DNA链断裂情况影响。
  结果:氧化暴露后ADSCs出现annexin-V/PI双阳性细胞,且能够被PJ-34阻断,而Z-VAD-FMK无效。此外,ETO组核内未出现强烈多聚PAR链荧光信号,而H2O2组核内出现强烈荧光信号且能够被PJ-34阻断。而依托泊苷组蛋白印迹出现典型凋亡PARP-1和caspas-3剪切体,而H2O2暴露组未出现。MIF敲减后再次氧化暴露,细胞死亡量显著减少;中性和碱性彗星实验结果显示,DNA单/双链断裂情况均显著减少。
  结论:本研究验证了MIF敲减能够减轻氧化损伤后ADSCs的死亡。证实了MIF干预能够减少parthanatos的效果,MIF有望成为治疗SCI乃至多种急慢性中枢神经系统损伤的治疗中十分有潜力的干预靶点。
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