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锌是体内含量第二位的过渡金属元素,也是体内重要的微量元素之一,参与机体的正常生长发育、基因表达、蛋白质代谢、免疫功能等生理过程。有研究表明锌离子与类固醇激素的分泌有关,目前锌离子参与类固醇激素分泌与合成的机制尚不清楚。锌离子本身不能自由通过细胞膜,需要特定的转运蛋白和膜通道参与其转运和代谢以维持生理活动的正常进行。锌转运体家族(Zinc transporters,ZNTs)对于转运锌从而维持细胞内锌稳态起着至关重要的作用。迄今为止,有10种ZNT基因被发现,命名为ZNT1-ZNT10,其中ZNT8分布在一些内分泌器官和组织中,如甲状腺滤泡上皮和肾上腺等,提示ZNT8可能是一种内分泌相关锌转运体。本研究采用锌缺乏小鼠模型,应用形态学和分子生物学技术检测锌缺乏后小鼠肾上腺锌稳态变化和ZNT8表达变化;采用ZNT8基因干扰的Y1细胞为细胞模型,检测ZNT8基因表达变化对肾上腺的皮质酮与孕酮的影响,探讨ZNT8参与肾上腺素合成可能的机制。
材料与方法:
1、实验动物及分组
选取3周龄CD-1雄性小鼠饲以低锌饲料(锌含量0.85mg/kg,AIN-76A,美国Research Diets),建立锌缺乏动物模型,同周龄小鼠饲以适锌饲料作为对照组。
2、培养细胞
小鼠肾上腺皮质细胞(Y-1)加入含有10%胎牛血清的1640培养液(加100IU/ml的青霉素和100ug/ml的链霉素),置于37℃含5%二氧化碳的培养箱中培养,隔日换液,收取细胞或细胞培养液前30min,用促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropichormone,ACTH,10mIU/mL)刺激细胞。
3、检测指标
应用放射免疫法检测锌缺乏小鼠与正常小鼠血清皮质酮水平。应用硒化锌金属自显影AMG法检测锌缺乏小鼠与正常小鼠肾上腺内锌离子分布。应用免疫组织化学染色检测小鼠肾上腺ZNT8的表达与分布。采用RT-PCR技术对锌缺乏小鼠肾上腺ZNT8的mRNA水平表达进行了分析。采用RT-PCR技术对ZNT8 RNAi的干扰效率进行检测。采用MTT法检测锌离子与TEPN对Y1细胞生存率的影响。通过放射免疫法检测锌离子、TEPN与ZNT8 RNAi对Y1细胞分泌孕酮水平的变化。
实验结果:
一、放射免疫法检测锌缺乏小鼠血清皮质酮、促肾上腺皮质激素结果
放射免疫发检测锌缺乏小鼠血清皮质酮水平较正常小鼠明显减少。锌缺乏小鼠血清ACTH水平与正常对照组小鼠相比无显著差别。
二、硒化锌金属自显影AMG染色结果
正常对照组小鼠AMG阳性反应主要分布于肾上腺皮质球状带和网状带,肾上腺髓质AMG反应呈强阳性;锌缺乏小鼠肾上腺皮质AMG阳性反应减弱。
三、免疫组织化学染色
免疫组织化学染色结果表明ZNT8主要分布于肾上腺皮质束状带,锌缺乏小鼠肾上腺皮质束状带中ZNT8反应减弱。
四、RT-PCR检测锌缺乏小鼠肾上腺ZNT8 mRNA水平
采用RT-PCR技术对锌缺乏小鼠肾上腺ZNT8的mRNA水平表达进行分析。ZNT8表达较正常小鼠减少。
五、ZNT8 RNAi效果的RT-PCR检测
对ZNT8 RNAi的干扰效率进行检测,PCR结果显示,RNAi可明显抑制Y1细胞的ZNT8 mRNA表达,干扰后72hZNT8mRNA表达量最低。
六、锌离子及TEPN对Y1细胞生存率的影响
采用MTT法检测了1-1000μM的ZnSO4作用6h,12h,18h,24h。以及1-1000μM TEPN作用6h,12h,18h,24h。选取10μM ZnSO4作用12h与1μM TEPN作用12h为最适作用浓度时间。
七、锌处理、TEPN和ZNT8 RNAi对Y1细胞孕酮分泌的影响
在提取细胞培养液前0.5h,用ACTH(10mIU/mL)刺激培养细胞。通过放射免疫法测试孕酮水平。与对照组相比,锌处理组孕酮水平没有明显变化;TEPN组和ZNT8 RNAi组孕酮水平均明显下降。
结论:
1、锌缺乏可导致小鼠肾上腺皮质激素分泌减少。
2、锌缺乏导致的小鼠肾上腺锌稳态改变和ZNT8表达变化可能是小鼠肾上腺皮质激素分泌减少的原因。