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氟是人体必需微量元素之一,但机体摄入过量氟化物会发生慢性氟中毒。我国是地方性氟中毒的高分布国家,1.2亿以上人口受影响。氟中毒可以造成免疫系统、心血管系统的损害以及肝、肾、脑等功能的损伤。
流行病学研究显示高氟饮水可以引起儿童学习记忆能力的下降。同时动物实验证明,高氟饮水损害小鼠和大鼠学习记忆能力。高水平的氟摄入可明显抑制仔鼠大脑RNA、DNA的合成,从而抑制蛋白质的合成,使脑的质量下降,抑制大脑的发育。
细胞凋亡是由凋亡相关基因启动的细胞主动性死亡过程。氟化钠引起神经细胞凋亡的报道屡见不鲜,被认为是慢性氟中毒造成学习记忆能力降低的重要原因之一。然而氟化钠诱导神经细胞凋亡的具体机制仍未得到清晰阐述,故本次实验针对氟化钠引起细胞凋亡的机制进行研究。
大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤(PC12细胞)是一个常用的细胞株,常用作研究神经细胞的死亡方式及毒物的神经毒理作用。PC12细胞株与动物模型及神经元细胞体外培养相比,培养起来更简单,影响因素更单一,机体复杂因素干扰更少,结果分析更容易。
所以本研究选择PC12细胞为氟化钠毒性作用的研究对象,通过观察不同剂量的氟化钠处理组PC12细胞的存活率,细胞凋亡,细胞周期,以及P53,Bcl-2,Caspase-8蛋白水平的差异,来探讨氟化钠引发PC12细胞凋亡的作用机制,以期为氟中毒的安全性评价及防治提供理论依据。
实验分组
将氟化钠用无血清的RPMI-1640培养液配制,使终浓度分别为20,40,80,160μg/ml,对照组使用无血清RPMI-1640培养液。
研究方法:
1、PC12细胞的培养
2、MTT法测定氟化钠对PC12细胞存活率的影响
3、流式细胞仪法测定氟化钠对细胞周期的影响
4、流式细胞仪法测定氟化钠对细胞凋亡的影响
5、Western-Blotting法测定氟化钠对PC12细胞中P53,Bcl-2,Caspase-8蛋白表达的影响
结果:
1、MTT法测定细胞存活率结果
氟化钠对PC12细胞有一定的细胞毒性,随着染毒剂量的升高和染毒时间的延长,PC12细胞的存活率逐渐降低,并表现出一定的剂量-反应关系(P<0.05)。
2、细胞周期的变化
各氟化钠剂量组与对照组相比,G1,S,G2三个时期的细胞指数都没有显著性差异(P>0.05)。
3、细胞凋亡率的变化
各氟化钠剂量组PC12细胞凋亡率与对照组相比显著升高(P<0.05),且各剂量组之间亦有显著性差异(P<0.05)。
4、各组P53,Bcl-2和Caspase-8蛋白表达变化
随着氟化钠剂量的增加,P53蛋白表达与对照组相比均明显增加(P<0.05)。Caspase-8蛋白表达逐渐增多且与对照组相比有明显差异(P<0.05),而Bcl-2蛋白表达呈下降趋势(P<0.05)。
结论:
1、氟化钠可使PC12细胞发生凋亡,细胞存活率降低。
2、氟化钠激活了PC12细胞中P53、Caspase-8蛋白的高表达,而抑制Bcl-2蛋白的表达。
3、氟化钠诱导的PC12细胞凋亡过程中,P53、Bcl-2、Caspase-8起到重要作用。