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【背景】谷氨酸通过谷氨酸受体包括NMDA受体,在中枢神经系统中发挥重要作用。而突触前膜释放大量谷氨酸时,谷氨酸可在突触间隙中聚集,形成NMDA受体的过度激活,引起突触后膜Ca2+内流增加,引发Ca2+超载,由此造成细胞损伤甚至死亡,被称为兴奋性神经毒。外源性给予NMDA也可造成神经损伤,用于研究多种神经损伤过程,如脑缺血、神经退行性病变等,而且该模型是目前用于研究神经损伤最常用、最具有临床意义的一种模型。 SIRT1是一种NAD+依赖的脱乙酰基酶,可作用于组蛋白和多种非组蛋白,通过其去乙酰化修饰作用,调节基因转录、染色体稳定性和靶蛋白活性,进而参与细胞衰老、心血管疾病、肿瘤发生发展、物质代谢等一系列生理病理过程的调节。近年来,有关SIRT1的神经保护作用受到人们越来越广泛的关注。但SIRT1在NMDA诱导的兴奋性神经毒中是否发挥保护作用还不明确。因此,本研究利用NMDA诱导的兴奋性神经毒模型,通过转染SIRT1观察其在NMDA引起的神经损伤中的神经保护作用。 【目的】利用神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y建立NMDA兴奋性神经毒模型,分别观察(1)NMDA引起的细胞损伤、SIRT1mRNA水平、SIRT1蛋白表达以及SIRT1去乙酰化酶活性的改变;(2)SIRT1高表达拮抗NMDA所致细胞损伤的作用;(3)Ca2+螯合剂BAPTA-AM抑制NMDA引起的细胞损伤、SIRT1mRNA水平、SIRT1蛋白表达以及SIRT1去乙酰化酶活性的改变。 【方法】在NMDA(500μmol/L,2h)诱导的神经毒模型基础上,利用脂质体Lipofectamine2000介导的方法将SIRT1基因转染到SH-SY5Y细胞中,使其高表达,然后应用CCK-8分析(细胞活力检测)、乳酸脱氢酶(LDH)检测(细胞损伤检测)、Calcein-AM/PI染色(活细胞计数)、RealTimePCR、Western-blot、SIRT1去乙酰化酶活性分析等方法,分别检测细胞活力、细胞损伤程度、活细胞数量、SIRT1mRNA水平、SIRT1蛋白表达以及SIRT1去乙酰化酶活性。 【结果】第一部分实验:1、CCK-8检测结果表明,NMDA引起SH-SY5Y细胞活力下降53.6%(P<0.05);MK-801可以拮抗NMDA引起的活力下降(P<0.05)。 2、LDH检测结果表明,NMDA使细胞LDH释放量增加59.45%(P<0.05);MK-801可以抑制NMDA引起的LDH释放增加(P<0.05)。3、Calcein-AM/PI染色结果显示,NMDA使活细胞数减少50.85%(P<0.05);MK-801可以拮抗NMDA减少的细胞数(P<0.05)。4、RealTimePCR检测结果显示,NMDA使细胞SIRT1mRNA水平下降45.32%(P<0.05);MK-801可以取消NMDA对mRNA的影响。5、WesternBlot结果证实,NMDA使细胞SIRT1蛋白表达下调40%(P<0.05);MK-801可以拮抗NMDA引起的SIRT1表达下调(P<0.05)。6、SIRT1去乙酰化酶活性检测结果显示,NMDA使SIRT1去乙酰化酶活性降低45.22%(P<0.05);MK-801可以抑制NMDA引起的SIRT1酶活性下降(P<0.05)。 第二部分实验:1、RealTimePCR检测结果显示,SIRT1高表达组的SIRT1mRNA水平明显上调(P<0.05);Ca2+螯合剂BAPTA-AM(100μmol/L)可以取消NMDA引起的mRNA水平下调(P<0.05)。2、WesternBlot结果证实,SIRT1高表达组的SIRT1蛋白表达含量明显增加(P<0.05);BAPTA-AM同样可以拮抗NMDA引起的SIRT1蛋白表达下调(P<0.05)。3、SIRT1去乙酰化酶活性检测结果显示,SIRT1高表达拮抗NMDA的作用,使其降低的酶活性恢复60.34%(P<0.05);而SIRT1抑制剂Sirtinol(50μmol/L)可以抑制SIRT1高表达引起的酶活性升高(P<0.05);BAPTA-AM拮抗NMDA引起的SIRT1酶活性降低(P<0.05)。4、CCK-8检测结果表明,SIRT1高表达使NMDA组下降的细胞活力恢复60.95%(P<0.05);Sirtinol可以拮抗SIRT1高表达恢复的细胞活力(P<0.05);BAPTA-AM抑制NMDA所致的细胞活力下降(P<0.05)。5、LDH检测结果表明,SIRT1高表达使NMDA引起的LDH释放量减少24.26%(P<0.05);Sirtinol抑制SIRT1高表达引起的LDH释放减少(P<0.05);BAPTA-AM拮抗NMDA引起的LDH释放增加(P<0.05)。6、Calcein-AM/PI染色结果显示,SIRT1高表达使NMDA组的细胞数增加54.02%(P<0.05);而Sirtinol可取消SIRT1高表达引起的细胞数增加(P<0.05);BAPTA-AM则抑制NMDA减少的细胞数(P<0.05)。 【结论】在NMDA诱导的兴奋性神经毒中,(1)NMDA可能通过下调SIRT1mRNA水平、SIRT1蛋白表达,使其去乙酰化酶活性降低,从而引起神经损伤;(2)SIRT1高表达可能通过增强其去乙酰化酶活性,促进细胞存活,从而拮抗NMDA引起的神经损伤;(3)Ca2+螯合剂BAPTA-AM可能通过上调SIRT1mRNA、SIRT1蛋白,增强其去乙酰化酶活性,从而拮抗神经损伤;(4)由于已知NMDA引起的Ca2+内流是导致其兴奋毒性作用的关键因素,因此我们推测:NMDA通过介导Ca2+内流,使SIRT1mRNA水平、SIRT1蛋白表达下调,去乙酰化酶活性降低,最终引起神经损伤。