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目的:自噬在缺血性心血管疾病中的作用研究已经成为一个新的热点.研究表明,心肌细胞在营养和能量缺乏、氧化应激、蛋白质大量聚集等应激状态下,自噬可以被激活.一方面,通过自噬,细胞可以在病理条件下延长存活时间;另一方面,过度激活的自噬可能引起细胞发生凋亡.自噬与凋亡是两个动态变化的事件,它们通过内在的分子机制相互影响、相互转化,二者的动态平衡或失衡决定了细胞的生存或死亡.因此阐明自噬和凋亡的动态关系对细胞命运转归的作用机制具有重要意义,也有助于寻找治疗心肌缺血性疾病的有效措施。本研究重点动态观察了心肌细胞在持续营养缺乏状态下,自噬与凋亡的变化趋势,阐释自噬与凋亡相互作用的规律,并通过动态观察人参皂昔Rgl对营养缺乏心肌细胞Beclinl-Bcl-2途径的影响,阐明其调节自噬与凋亡的作用机制,为完善人参临床治疗缺血性心血管疾病的作用机制提供理论依据。
方法:1.建立H9c2心肌细胞持续营养缺乏0-240min模型,Westernblot检测自噬及凋亡相关蛋白表达量。根据结果使用自噬抑制剂和自噬促进剂处理细胞,检测两种条件下凋亡蛋白的表达水平。2.用人参皂苷Rgl处理持续营养缺乏细胞,连续多时间点检测凋亡与自噬水平:MTT法检测细胞活力,Westernblot检测细胞凋亡蛋白、自噬蛋白,流式细胞术、TUNEL法检测细胞凋亡率,活细胞工作站监测GFP-LC3的荧光变化。3.用人参皂昔Rgl处理持续营养缺乏细胞,连续多时间点Westernblot检测Beclinl, Bcl-2蛋白表达量;IP、FRET观察Beclin1与Bcl-2的相互作用。
结果:第一部分1.与正常对照组比较,模型组caspase3的表达量变化趋势是先上升后下降,30-210minn间具有统计学意义(P<0.05)。LC3Ⅱ/LC3Ⅰ变化的趋势同样是先上升后下降,在90-150min间具有统计学意义(P<0.05 )。p62表达呈现持续下降的趋势,90min时开始具有统计学意(P<0.05)。2.与模型组比较,3-MA组caspase 3表达量升高(P<0.05)相反,Rap组caspase3表达量降低(P<0.05)。第二部分1.细胞活力结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rgl(25,50,100μmo1·L-1)在营养缺乏各时间点有增加细胞活力的作用,并且在90-240min期间存在量效关系。Westernblot结果显示:人参皂苷Rgl在营养缺乏90-240min降低细胞caspase 3表达量(P<0.05)。流式细胞术检测、TUNEL检测结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rgl在营养缺乏60-240min能够降低细胞凋亡率(P<0.05)。2.GFP-LC3荧光强度监测结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rgl使GFP-LC3荧光持续时间延长,同时伴随细胞维持正常形态时间的延长。Westernblot结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rgl在细胞饥饿30-90min间提高了LC3的表达量(P<0.05),降低了P62在30-120min间的表达量(P<0.05)。第三部分1.Westernblot结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rg1在营养缺乏90-240min提高Beclin1表达量,在90-210min提高Bcl-2表达量。2. IP结果显示:与模型组比较,人参皂苷Rgl使与Beclinl结合的Bcl-2表达量时间依赖性降低,在30min时开始具有统计学意义(P<0.05)。游离Bcl-2表达量时间依赖性升高,在30min时开始具有统计学意义(P<0.05 )。在营养缺乏150min模型中,人参皂苷Rg1(25,50,100N.mo1·L-1)对Beclin-Bcl-2的作用具有明显的量效关系(P<0.05)。3. FRET结果显示:在营养模型建立240min后Beclin 1-Bc1-2相互作用水平开始升高,420min时到达高峰,然后下降,480min进入平台期。经人参皂昔Rgl处理后,Beclinl-Bcl-2相互作用变化趋势与模型组相似,但是OD值降低,并且具有明显的量效关系(P<0.05或P<0.01)。
结论:人参皂苷Rgl具有显著的心肌细胞保护作用,其机制可能与减弱Beclinl-Bcl-2相互作用发挥调节自噬与凋亡动态平衡的作用有关。