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背景和目的:蚕豆嘧啶(divicine)是蚕豆中引起葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)缺乏症患者发生溶血的主要成分之一,其机制为消耗红细胞内谷胱甘肽(GSH),导致红细胞发生氧化应激损伤,进而诱发溶血。目前对于divicine引起的氧化损伤研究多集中在红细胞。血管内皮细胞是衬于血管内表面的单层扁平上皮细胞,与血液直接接触,易受血液中各种理化因素的影响,从而参与了动脉粥样硬化等心脑血管疾病的发生发展。因此,G6PD缺乏患者在进食蚕豆后,蚕豆嘧啶进入血液循环,除了引起红细胞氧化损伤外,是否同时增加血管内皮细胞氧化应激压力,这方面的研究仍未见报道。本研究旨在通过体外细胞培养实验探讨divicine对人脐带静脉内皮细胞(HUVECs)的毒性作用及其可能机制,为G6PD缺乏症患者是否同样易于发生血管内皮氧化损伤提供实验依据。方法:(1)高效液相色谱法(HPLC)比较酸解法及酶解法制备divicine的效率。(2)CCK-8法检测不同浓度(0、18.5、28.1、47.1、85.1μM)divicine作用不同时间(6、12、24、48h)对HUVECs活性的影响。(3)不同浓度divicine作用HUVECs 24h后,倒置相差显微镜及透射电子显微镜进行形态学观察。(4)分光光度法测定不同浓度divicine作用24h对HUVECs中谷胱甘肽(GSH)含量的影响。(5)HUVECs经divicine作用24h后,2’,7’-二氯荧光黄双乙酸盐(DCFH-DA)标记细胞内活性氧(ROS),流式细胞术检测HUVECs内ROS水平;高效液相色谱法检测丙二醛(MDA)含量。(6)HUVECs经divicine作用24h后,Annexin V-FITC/PI双染色法-流式细胞术检测HUVECs凋亡率;Calcein-AM荧光探针检测细胞内可变铁池(LIP)的变化。(7)不同浓度去铁胺(DFO)(25、50、100μM)对divicince引起的HUVECs损伤的抑制作用,检测指标包括细胞活性,细胞凋亡率,细胞内ROS、GSH、MDA、LIP,同时观察细胞形态学变化。结果:(1)酸解法HPLC未见divicine产物峰;酶解法反应底物vicine(x)在25-800μM浓度范围内与生成的产物divicine(y)浓度呈线性关系:y=0.3805x+9.0356(R2=0.9987)。(2)18.5、28.1、47.1、85.1μM divicine与HUVECs孵育6~48h,细胞活性降低,呈剂量及时间依赖性。28.1μM、47.1μM divicine作用12、24及48h,细胞活性显著降低,与相应的对照组比较有统计学差异(P<0.05);85.1μM divicine作用6~48h细胞活性均显著降低(P<0.05)。(3)倒置相差显微镜下可见,对照组细胞贴壁生长,细胞呈多边形或短梭形,单层铺路石状镶嵌排列;18.5μM divicine作用24h细胞形态无明显变化;28.1~47.1μM divicine作用24h,细胞胞浆颗粒增多,细胞间隙增大,边界不甚清楚,但胞核仍较清楚;85.1μM divicine作用24h细胞变形明显,有部分细胞出现皱缩、部分细胞脱落。透视电子显微镜观察,对照组胞质均匀,可见内质网,含较多椭圆形或长梭形线粒体;线粒体内外膜光滑平坦,线粒体嵴长而密,彼此呈平行排列,且与线粒体长轴垂直;细胞核内外两层核膜和核孔均清晰可见;85.1μM divicine作用24h后,细胞质电子密度变低,细胞器空泡化;线粒体变圆,内外膜模糊,线粒体嵴减少或消失,双层核膜模糊不清。(4)18.5~85.1μM divicine作用24h,细胞GSH浓度分别为8.32±1.42、7.41±2.51、5.16±1.13、2.85±1.38μM/(g protein);与对照组(11.64±3.71μM/(g protein))比较,18.5~85.1μM divicine作用24h显著降低细胞内GSH含量(P<0.05),并呈剂量依赖性。(5)浓度为18.5~85.1μM divicine与HUVECs孵育24h,细胞内ROS平均荧光强度分别1.07±0.02、1.08±0.01、1.15±0.01、1.37±0.11;对照组平均荧光强度为1.00±0.02;47.1μM~85.1μM divicine作用24h可使细胞内ROS含量显著升高(P<0.05)。18.5~85.1μM divicine作用24h,细胞MDA浓度分别为0.32±0.07、0.34±0.02、0.39±0.06、0.53±0.08μM/g protein;与对照组(0.21±0.10μM/g protein)比较,28.1~85.1μM divicine作用24h细胞内MDA含量显著升高(P<0.05),并呈剂量依赖性。(6)18.5~85.1μM divicine与HUVECs孵育24h,细胞凋亡率分别1.03±0.55%、1.20±0.20%、2.33±0.12%、3.40±0.24%;对照组凋亡率为0.63±0.21%;47.1μM~85.1μM divicine作用24h显著提高HUVECs凋亡率(P<0.05);0~85.1μM divicine作用24h,细胞LIP水平分别为1.00±0.32、0.92±0.29、1.57±0.32、3.36±1.12、5.03±1.11。47.1、85.1μM divicine组细胞LIP含量显著高于对照组(P<0.05)。(7)25μM~100μM DFO作用24h,可抑制85.1μM divicine引起的内皮细胞活性降低,并呈剂量依赖性(P<0.05);100μM DFO作用24h,可显著抑制divicine引起的内皮细胞凋亡(P<0.05)、降低细胞内ROS、MDA和LIP含量(P<0.05),但对GSH水平无显著影响。倒置相差显微镜下可见DFO干预后85.1μM divicine组贴壁细胞数显著增加。透射电子显微镜观察可见DFO干预后细胞核膜双层较清晰,但胞内仍有较多空泡。结论:Divicine可引起人脐带静脉内皮细胞氧化损伤,铁螯合剂DFO可显著抑制divicine引起的细胞损伤,提示divicine诱导的内皮细胞损伤与铁依赖性的脂质过氧化有关。