褪黑素通过上调UQCRC1抑制MPP+诱导的MN9D细胞凋亡

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背景:帕金森病(Parkinson’disease,PD)是第二大神经退行性疾病,引起静止性震颤、姿势障碍、运动迟缓、以及肢体僵硬等运动功能症状以及认知功能障碍、抑郁等非运动性症状。手术、麻醉等应激因素是加重PD患者发病的一个重要原因,术前睡眠障碍、昼夜节律失调都会加重麻醉风险。随着我国老年化加重,需要接受麻醉的PD患者越来越多,改善围术期PD患者的非运动症状有利于减少患者术后认知功能障碍并加速康复。褪黑素是一种内源性激素,主要由松果体分泌,褪黑素适应症包括生物节律的紊乱、认知功能的障碍,同时褪黑素还具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化等广泛的生物学功能,因此,褪黑素在神经损伤性疾病具有重要的应用前景。然而,褪黑素治疗帕金森的分子机制尚不明确,数据分析显示发现泛醌-细胞色素c还原酶核心蛋白1(Ubiquinol-cytochrome c reductase core protein 1,UQCRC1)的改变在帕金森的发病中发挥重要作用。UQCRC1位于线粒体内膜,是线粒体呼吸链复合体III的关键亚基,参与电子传递和ATP的生成。褪黑素具有能通过线粒体膜的特性,因此褪黑素是否通过调节UQCRC1起到神经保护作用值得进一步深究。目的:本研究旨在探讨褪黑素对1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+)诱导神经毒性的保护作用及机制。方法:研究对象选择小鼠多巴胺能神经元MN9D细胞,MPP+作用MN9D细胞诱发神经元损伤进而构建PD细胞模型,CCK-8法检测MPP+的细胞毒性和褪黑素的神经保护作用,筛选出合适药物浓度用于后续试验。根据前期结果,选用200μM MPP+构建PD的细胞模型,MPP+作用12h后,加入终浓度为200μM的褪黑素治疗,继续共培养24h。CCK-8细胞活力检测试剂盒测定各组细胞存活;光学显微镜镜下比较各组细胞的形态;蛋白免疫印迹(Western-Blot)检测凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、Cleaved-Caspase3和细胞色素C(Cytochrome C,Cyt C)的表达;Hoechst33258/PI免疫荧光双染染色法测定凋亡水平。评价药物作用前后MN9D细胞线粒体功能选用线粒体活性氧检测试剂盒以及线粒体膜电位检测试剂盒;使用Western-blot和免疫荧光检测UQCRC1的表达。为进一步探究褪黑素抑制MPP+诱导的细胞凋亡与UQCRC1的关系,使用si RNA下调UQCRC1的表达后,检测细胞凋亡水平。结果:(1)与对照组相比,MPP+组的细胞吸光度值下降明显,代表活力降低,细胞由多突起的神经元形态发生改变,突起减少,逐步变圆同时伴有数量减少;与MPP+组相比,加入褪黑素治疗后,细胞存活率上升,细胞形态改变有所改善。(2)与对照组相比MPP+组凋亡细胞数量增加。Western-blot结果显示MPP+促进了Bax、Cyt C和Cleaved-Caspase3的蛋白表达,抑制了Bcl-2蛋白水平,同时免疫荧光显示MPP+增加了Cyt C与线粒体的共定位。褪黑素治疗组可抑制MPP+诱导的细胞凋亡。(3)与对照组相比,MPP+导致MN9D细胞中活性氧的合成增多,线粒体膜电位水平减少,进而诱发MN9D细胞线粒体功能障碍,褪黑素治疗后逆转了上述作用,明显改善MPP+对MN9D细胞线粒体功能的损伤。(4)与对照组相比,MPP+组细胞UQCRC1的表达下降,褪黑素治疗后可上调其表达。si RNA沉默UQCRC1后,Western-blot检测褪黑素组和褪黑素治疗组的UQCRC1表达均下降,同时Bax、Cyt C和Cleaved-Caspase3的表达均升高,Bcl-2表达下降,凋亡细胞增多。结论:褪黑素减弱了MPP+诱导的MN9D细胞损伤,通过抑制细胞活力的下降和保护神经元形态,减少细胞凋亡,减轻线粒体损伤实现,其潜在的作用机制是通过上调UQCRC1的表达实现。
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