IP3R在TOCP调节的神经细胞自噬中的作用与机制

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目的:本研究拟通过体外细胞实验,对神经细胞中肌醇1,4,5三磷酸受体(Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP3R)在三邻甲苯基磷酸酯(Tri-ortho-cresyl phosphate,TOCP)调节的神经细胞自噬中的作用开展研究,以揭示与自噬发生所相关的调节机制。方法:应用人神经母细胞瘤SK-N-SH和小鼠成神经瘤细胞N2a为体外模型进行实验。1、不同浓度的TOCP(0 mmol/L、0.25 mmol/L、0.50 mmol/L、0.75mmol/L、1.00 mmol/L)处理SK-N-SH细胞48 h、不同浓度的TOCP(0μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、75μmol/L、100μmol/L)处理N2a细胞24 h,MTT法检测细胞存活率,Western Blotting检测自噬相关蛋白P62和LC3 II/LC3 I蛋白表达。2、TOCP(0.75 mmol/L)处理SK-N-SH细胞48 h、TOCP(75μmol/L)处理N2a细胞24 h(后续实验中,TOCP均使用此处理浓度及时间),间接免疫荧光法检测细胞内LC3荧光斑点累积情况,透射电子显微镜观察两种细胞内自噬体数量。3、细胞磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)抑制剂U73122预处理两种细胞30min后与TOCP共处理细胞,比色法检测细胞内PLC活性,竞争抑制酶联免疫吸附试验检测细胞内游离肌醇1,4,5三磷酸(Inositol1,4,5-trisphosphate,IP3)水平,Western Blotting检测IP3R三种亚型蛋白、自噬相关蛋白P62和LC3 II/LC3 I蛋白表达。4、IP3R抑制剂Xestospongia C和兰尼碱受体(Ryanodine receptor,RyR)抑制剂Ryanodine预处理细胞30min后与TOCP共处理两种细胞,应用荧光分光光度计检测细胞内游离钙离子浓度,通过Western Blotting检测RyR蛋白、IP3R三种亚型蛋白、自噬相关蛋白P62和LC3 II/LC3 I蛋白表达。5、单独使用TOCP处理两种细胞,免疫荧光双标记法观察IP3R和Beclin 1共定位情况,免疫共沉淀观察IP3R和Beclin 1的相互作用。结果:1、不同浓度TOCP处理SK-N-SH细胞及N2a细胞后,两种细胞存活率随着TOCP浓度的增加明显降低(P<0.001)。自噬相关蛋白P62(P<0.05)和LC3 II/LC3 I(P<0.05)蛋白表达水平均随之升高。2、单独使用TOCP处理两种细胞后,相对于对照组,两种细胞内LC3累积水平(P<0.05)及自噬体生成水平均明显增多。3、U73122预处理细胞后与TOCP共处理两种细胞,TOCP处理组相对于对照组,两种细胞中PLC活性明显升高(P<0.001),游离IP3水平下降(P<0.05),IP3R1(P<0.01)、IP3R2(P<0.01)、IP3R3(P<0.01)、自噬相关蛋白P62(P<0.01)和LC3 II/LC3 I(P<0.01)蛋白表达水平均明显升高;药物联合处理组相对于TOCP处理组,PLC活性有所下降(P<0.01),IP3水平的减少有所回升(P<0.05),IP3R1(P<0.05)、IP3R2(P<0.05)、IP3R3(P<0.05)、自噬相关蛋白P62(P<0.05)和LC3 II/LC3I(P<0.05)蛋白表达水平均有所下降。4、Xestospongia C和Ryanodine预处理细胞后与TOCP共处理两种细胞,TOCP处理组相对于对照组,细胞内游离钙离子浓度升高(P<0.001),RyR(P<0.01)、IP3R1(P<0.01)、IP3R2(P<0.01)、IP3R3(P<0.01)、自噬相关蛋白P62(P<0.01)和LC3 II/LC3 I(P<0.01)蛋白表达水平均明显升高;药物联合处理组相对于TOCP处理组,细胞内游离钙离子浓度有所下降(P<0.001),RyR(P<0.01)、IP3R1(P<0.01)、IP3R2(P<0.01)、IP3R3(P<0.01)、自噬相关蛋白P62(P<0.01)和LC3 II/LC3I(P<0.01)蛋白表达水平均有所下降。5、单独使用TOCP处理两种细胞后,相对于对照组,IP3R三种亚型蛋白与Beclin 1蛋白共定位情况明显减少,相互作用明显降低(P<0.05)。结论:1、TOCP可降低SK-N-SH细胞及N2a细胞存活率,抑制SK-N-SH细胞及N2a细胞内自噬流,引起自噬体累积现象。2、TOCP可介导PLC-IP3-IP3R通路,引起IP3R和RyR钙离子通道开放,介导细胞内钙离子紊乱并抑制SK-N-SH细胞及N2a细胞内自噬流。3、TOCP可以促使IP3R-Beclin 1复合物解离,使Beclin 1释放入细胞内进而引发了自噬现象。4、小鼠来源细胞N2a相对于人源细胞SK-N-SH,对TOCP所引起的毒性作用较为敏感,但TOCP抑制自噬流的机制在两种细胞中并无差异。
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