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光生物调节作用(photobiomodulation,PBM)是单色光或激光对生物系统的非损伤调节作用。PBM具有内稳态调节性质,有细胞康复作用。PBM可调节由药物等致病因子引起的细胞内稳态破坏,直至康复。本文主要研究PBM对乙醇及新生霉素两种药物引起小鼠骨骼肌C2C12细胞功能抑制的康复作用。
1.酒精是全球范围内应用最为广泛的滥用物质。饮酒可致骨骼肌损伤,酒精中毒性肌病是暴饮酒或者长期饮酒者严重并发症之一。乙醇和低强度激光对细胞的激活都是非配体依赖性激活,乙醇改变细胞的内稳态,PBM则具有恢复细胞内稳态的功能。因此,PBM可以康复乙醇引起的细胞功能失调或细胞损伤。
研究了不同浓度乙醇(40-140 mM)对小鼠骨骼肌C2Cl2肌管的影响,以及PBM对100mM乙醇处理C2C12肌管24h后的细胞康复作用。结果表明:40、80、l00、l20、l40 mM乙醇处理均可抑制小鼠骨骼肌C2C12肌管蛋白代谢。不同光照剂量发光二极管红光(redlight from emitting diode array,RLED) (640±17nm)对乙醇抑制C2C12肌管蛋白代谢有康复作用。
2.新生霉素是一种香豆素类抗生素,属于热休克蛋白90(Hsp90)抑制剂,已在临床使用。热休克蛋白在多种细胞功能方面发挥重要的作用,其主要功能是作为分子伴侣,其中Hsp90在肿瘤细胞中的表达比相应的正常细胞高出2~10倍。Hsp90已成为新的抗肿瘤药物作用靶点。Hsp90抑制剂则是国际上抗癌药物研究的新热点。虽然Hsp90抑制剂对多种癌细胞有抑制作用,但在毒副作用、稳定性等方面仍面临许多挑战,其对于正常细胞的可能毒性仍需进一步研究。研究了新生霉素对C2C12细胞毒性作用,对于抗癌药新生霉素可能的肌肉毒性有一定的参考价值。
2008年Scienee一篇文章提出真核细胞蛋白质内稳态保证了细胞功能正常,而Hsp90是蛋白质内稳态的重要调控因子。我们推测新生霉素作为Hsp90抑制剂可能会破坏蛋白质内稳态。根据PBM具有的内稳态调节性质,首次提出pBM对蛋白质内稳态的可能调节作用。PBM进而可以康复新生霉素对C2C12细胞毒性作用。
本文研究RLED对不同浓度新生霉素(0.03-1.OmM)抑制C2C12细胞功能的康复作用。结果表明:0.03、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0mM新生霉素均可抑制C2C12成肌细胞增殖,一定浓度的新生霉素可抑制C2C12肌管线粒体的功能。一定剂量RLED照射能显著促进1.0mM新生霉素处理12h,24h的C2C12细胞增殖,而对处理48h的C2C12细胞则无作用。RLED能抑制新生霉素诱导C2C12成肌细胞凋亡,还能康复新生霉素抑制C2C12肌管的线粒体功能。