tBHQ作用下Nrf2信号系统对氟化钠诱导PC12细胞凋亡的保护作用

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氟是地球上含量最丰富的第13位元素,在自然界分布很广,是人体必需微量的元素。自然界中的氟分布极不均匀,不同地域存在很大差异,我国是地方性氟中毒的高分布国家,现有病县1296个,占全国总县数的46.8%,人口大约为1亿。氟的氧化能力极强,可以直接或间接地与几乎所有其它元素化合生成相应的氟化物。因此,氟对于生态环境以及人类健康的影响已成为人们关注的卫生学问题。   有报道表明氟具有神经毒性,中枢神经系统是人体最重要的系统之一,而且对外源性化合物的毒性作用比较敏感,因此氟对中枢神经系统的损害作用尤其值得重视。高氟地区流行病学调查显示,长期摄入氟使儿童智商和记忆力下降,从而危及高氟地区儿童的基本素质,可能造成深远影响。动物实验也证明氟影响学习记忆,其机制可能与氧化应激相关。   PC12细胞株源于大鼠嗜铬细胞瘤,具有神经分泌细胞和神经元的性质,已被广泛应用于神经细胞死亡方式及神经毒理方面的研究。目前,氟的神经毒性已被证实,但作用机制尚未完全阐明。本研究以类神经元模型PC12细胞株为研究对象,观察不同剂量氟化钠处理组PC12细胞的存活率,细胞内活性氧含量、Nrf2蛋白、γ-GCS、HO-1、Nrf2mRNA的表达水平、细胞内谷胱甘肽含量和细胞凋亡率的变化,以及给予叔丁基对苯二酚诱导后上述指标的改变情况,以探讨氟化钠对神经元凋亡的影响、可能机制及Nrf2信号通路对细胞的保护作用,从而为深入开展氟的神经毒性研究提供新的实验证据。   实验分组   NaF用无血清的1640配制,使终浓度分别为20μg/ml、40μg/ml、80μg/ml、160μg/ml,对照组使用无血清1640。   研究方法:   1、MTT法测定PC12细胞增殖能力   2、DCFH-DA荧光探针法测定细胞内ROS含量   3、Western-Blot法测定细胞内Nrf2蛋白含量   4、RT-PCR法测定细胞内γ-GCS、HO-1、Nrf2 mRNA表达   5、DTNB法测定细胞内GSH含量6、流式细胞仪法测定细胞凋亡率   结果:   1、PC12细胞增殖能力检测   氟化钠对PC12细胞有一定毒性,随着染毒剂量的升高而增加,除对照组与20ug/ml组、20ug/ml与40ug/ml组间差异不具有统计学意义(P>0.05)外,其他各组差异均有统计学意义(P<0.05)。   叔丁基对苯二酚5umol/L、10umol/L、20umol/L组对细胞无毒性作用,40umol/L组对细胞产生毒性,且与其他组比较差异具有统计学意义(P<0.01)。   经叔丁基对苯二酚诱导后的细胞能抵抗氟化钠的毒性作用,与同剂量单纯染氟组相比40ug/ml和80ug/ml组间差异具有统计学意义(P<0.01)。   2、PC12细胞内活性氧含量改变   单纯染氟组细胞内ROS含量随氟化钠染毒剂量的升高而增多,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后细胞内ROS含量比同剂量单纯染氟组降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。   3、PC12细胞内谷胱甘肽含量改变   单纯染氟组细胞内GSH含量随氟化钠染毒剂量的升高而减少,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后细胞内GSH含量比同剂量单纯染氟组升高,差异具有统计学意义(P<0.01)。   4、PC12细胞内γ-GCS、HO-1、Nrf2 mRNA表达改变   单纯染氟组细胞内GCSh mRNA表达量随氟化钠染毒剂量的升高而降低,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后20ug/ml组细胞内GCSh mRNA表达量低于同剂量单纯染氟组且差异具有统计学意义(P<0.01);40ug/ml和80ug/ml组细胞内GCSh mRNA表达量高于同剂量单纯染氟组且差异具有统计学意义(P<0.05)。   单纯染氟组细胞内HO-1 mRNA表达量随氟化钠染毒剂量的升高而降低,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后40ug/ml和80ug/ml组细胞内HO-1 mRNA表达量高于同剂量单纯染氟组且差异具有统计学意义(P<0.01)。   不同剂量氟化钠染毒组GCS1和Nrf2 mRNA表达量间均无统计学差异(P>0.05)。   5、PC12细胞内Nrf2蛋白表达改变   单纯染氟组细胞内Nrf2蛋白表达量随氟化钠染毒剂量的升高而降低,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后40ug/ml和80ug/ml组细胞内Nrf2蛋白表达量高于同剂量单纯染氟组且差异具有统计学意义(P<0.01)。   6、PC12细胞凋亡率改变   单纯染氟组细胞凋亡率随氟化钠染毒剂量的升高而增多,且呈剂量-反应关系(P<0.01)。经叔丁基对苯二酚诱导后细胞内凋亡率比同剂量单纯染氟组降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。   结论:   1、氟化钠能够降低PC12细胞的存活率,增加细胞内的ROS水平,诱导细胞凋亡。   2、氟化钠可使细胞内Nrf2蛋白表达减少,抗氧化基因GCSh、HO-1mRAN表达下调,GSH含量降低,但对GCS1和Nrf2 mRNA表达的影响不明显。   3、tBHQ能够在一定程度上拮抗氟化钠对PC12细胞的毒作用,降低细胞内的氧化应激水平和细胞凋亡率,对细胞具有保护作用。
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