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氧化应激是多种疾病发生发展的基础,许多器官损害及肿瘤疾病与氧化应激引起的细胞损伤、致癌作用有着密切的联系。氧化应激反应可以产生活性氧簇(reactive oxygen species, ROS),ROS包括各种氧自由基,其中H2O2是它的主要成员,可通过破坏蛋白质与脂质,尤其是基因组与线粒体中的 DNA,从而诱导细胞凋亡或坏死。由于H2O2能够有效提高细胞内的氧化应激水平,模拟体内的氧自由基的损伤情况,而被广泛用于建立细胞氧化应激损伤模型。 沉默信息调节因子1(silent information regulator1, SIRT1)是一种在哺乳动物中首先被发现的具有去乙酰化酶活性的 Sirtuin蛋白家族成员,这一家族属于第Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶(HDAC),也是目前研究最多、最为深入的Sirtuin蛋白。SIRT1可以通过对其底物分子如P53、PGC-1α、PCAF、FOXO、P300等的去乙酰化作用,广泛参与基因转录、细胞周期调控、能量代谢和细胞凋亡等过程。 大量研究表明,SIRT1参与调控细胞的氧化应激影响细胞的存活。已知SIRT1在多种与氧化应激相关的疾病中发挥抗氧化应激促进细胞存活的作用,提示SIRT1是一个抑制氧化应激促进细胞存活的正性调控因子。但也有研究指出,激活SIRT1可能加重氧化应激损伤,对细胞的存活发挥负性调节作用。因此,有关SIRT1与抗氧化应激作用的研究现状是,SIRT1具有调控氧化应激的能力,但SIRT1究竟是起正性还是负性调控作用,目前尚无统一定论。 2010年Lynch等研究发现人类及小鼠的SIRT1存在缺失第8个外显子的选择性剪接异构体(SIRT1-△Exon8)。缺失第8个外显子的 SIRT1-△Exon8,共缺失558个碱基,与SIRT1全长(SIRT1-Full-Length, SIRT1-FL)相比,其去乙酰基酶活性降低。而且,SIRT1-△Exon8的表达比SIRT1-FL的表达对外界应激刺激更为敏感,例如紫外照射后SIRT1-△Exon8的表达量呈剂量依赖性增高,而SIRT1-FL经紫外刺激后变化不明显。以上结果提示,SIRT1-△Exon8的生物学作用及其表达调控可能与SIRT1-FL存在显著的差异。 因此,本研究我们采用H2O2诱导的293T细胞氧化应激损伤模型,分别观察SIRT1的两种不同产物即SIRT1-FL及SIRT1-△Exon8在氧化应激损伤中发挥的不同作用。至此为研究SIRT1的不同功能提供了一个新的视角,并且可能为之前有关SIRT1在同样应激损伤条件下发挥不同作用的矛盾结论提供一个合理的解释。 目的: 1:通过观察缺失第八外显子的 SIRT1选择性剪接变异体(SIRT1-ΔExon8)和SIRT1全长(SIRT1-FL)的mRNA在H2O2诱导的293T细胞氧化应激损伤模型中的表达水平变化,初步探讨SIRT1-ΔExon8和SIRT1-FL在细胞氧化应激损伤中的作用。 2:通过观察干扰SIRT1-ΔExon8和过表达SIRT1-FL后对H2O2引起的细胞损伤的影响,进一步明确SIRT1-ΔExon8和SIRT1-FL在细胞氧化应激损伤中发挥的不同作用。 方法: 第一部分实验分组为:正常对照组和实验组。正常对照组是指H2O2浓度为0μM,实验组是指H2O2浓度分别为50μM、100μM、200μM、400μM、800μM。分别以不同浓度的H2O2处理293T细胞3小时,光学显微镜下观察细胞的形态学变化,采用CCK-8法和LDH的释放检测细胞毒性指标,流式细胞术检测细胞凋亡及细胞内活性氧簇(ROS)水平,RT-PCR法检测细胞SIRT1-FL及SIRT1-ΔExon8 mRNA的表达水平。 第二部分实验分组为:正常对照组、空白质粒组、SIRT1-ΔExon8干扰组、SIRT1-FL过表达组。利用 phMGFP载体构建空白质粒、SIRT1-ΔExon8干扰质粒和SIRT1-FL过表达质粒,将空白质粒、干扰质粒及过表达质粒通过质粒提取试剂盒及转染试剂转入293T细胞。给予H2O2作用3小时后,分别检测细胞毒性指标、凋亡指标及细胞内ROS水平。 结果: 1、不同浓度的H2O2(50μM、100μM、200μM、400μM、800μM)作用,可剂量依赖性的引起细胞活力下降,LDH释放量增加,细胞凋亡率增高,细胞内ROS含量增加;同样可剂量依赖性的引起SIRT1-FL mRNA表达水平降低,SIRT1-ΔExon8 mRNA的表达水平增高。 2、过表达SIRT1-FL及干扰SIRT1-ΔExon8,均可抑制H2O2(400μM)引起的细胞活力下降以及LDH的释放,降低H2O2诱导的细胞凋亡率和胞内ROS含量。 结论: 1、随着H2O2浓度的不断增高,SIRT1-FL mRNA表达水平逐渐降低而SIRT1-ΔExon8 mRNA表达水平逐渐增高,由此引起的细胞损伤逐渐加重且细胞凋亡数逐渐增多,因此间接提示 SIRT1-ΔExon8可能促进了H2O2诱导的细胞氧化应激损伤,而SIRT1-FL则抑制了细胞氧化损伤。 2、干扰SIRT1-ΔExon8或过表达SIRT1-FL都可拮抗H2O2诱导的细胞毒性及凋亡,进一步明确了SIRT1-ΔExon8可能促进了细胞的氧化应激损伤而SIRT1-FL发挥相反的作用。 3、干扰SIRT1-ΔExon8或过表达SIRT1-FL都可使H2O2诱导生成的ROS含量降低,提示 SIRT1-△Exon8可能通过使胞内 ROS水平增高促进细胞的氧化损伤,而SIRT1-FL可能通过降低胞内ROS水平发挥抗氧化损伤作用。 本论文为国家青年科学基金(编号:31000481)资助课题。