BHAPI通过Mfn2对缺血性卒中后线粒体功能起保护作用

来源 :中国人民解放军空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shauto29
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脑卒中后继发脑损伤是决定其预后的主要因素之一,而氧化损伤是脑卒中脑损伤的主要病理机制之一。据WHO统计,全球每年新发脑卒中患者1500万例,其中1/3例死亡,1/3例呈永久性残疾。在我国,每年新发脑卒中患者约200万例,其中120万人死亡,并以每年8.7%的速度增长,是继缺血性心脏病之后的第二位致死性疾病。随着医疗技术、护理等水平的提升,全球脑卒中死亡率已有下降趋势,但是其发病率、致残率仍呈持续增长趋势。脑卒中高致残率的特性严重影响患者的生活质量,明显加重患者家庭及社会的经济负担。缺血性脑卒中是脑卒中疾病中的主要类型,占75%。而目前对于缺血性卒中的病理生理机制仍未完全阐明,缺血性卒中的临床治疗也缺乏有效的治疗药物和方法。经过大量的体内、体外研究,越来越多的证据表明铁离子参与并加重缺血性卒中的病理过程,脑卒中后细胞内游离铁离子增多,对细胞产生较长时间的损害,也称为铁积累诱导的铁死亡,因此,铁螯合剂可以特异性地螯合并减少细胞内游离铁离子,可能成为一种新的神经保护剂。动物模型中的研究发现铁螯合剂对缺血性卒中病灶有保护作用,并在患者的临床观察中发现铁螯合剂甲基替拉扎特可以降低患者死亡率,改善临床预后,在缺血性卒中的治疗中具有一定的临床价值,但是因为传统铁螯合剂非选择地干扰铁代谢过程,导致细胞内铁缺乏和死亡,进而限制了其在临床应用。近年来研究由水杨醛异烟酰腙(SIH)改良的(E)-N’-(1-(2-((4-(4,4,5,5-四甲基-1,2,3-二恶英-2-基)苄基)氧基)苯基)亚乙基)异烟酰肼(BHAPI)铁螯合剂是一类新型的选择性铁螯合剂,其既具有较好的稳定性,具有明显的抗氧化损伤作用,并且只针对损伤区域发挥特异性作用,不影响正常细胞内铁代谢,具有巨大的潜在保护作用。在前期心肌细胞强氧化剂氧化损伤的实验中被证实对于氧化应激损伤的保护和维持效果良好。但是目前,BHAPI对于缺血性卒中是否有保护作用,其效果如何尚不清楚。因此,我们通过构建体外缺血再灌注OGD/R细胞模型,探讨BHAPI对HT22细胞及线粒体的保护作用并探究其可能的机制。实验一BHAPI在OGD/R细胞模型中的变化及其对细胞的影响目的:检测BHAPI在缺血再灌注OGD/R细胞模型中是否可以转化成HAPI,以及BHAPI对OGD/R细胞模型的HT22细胞的保护作用。方法:用HT22海马神经元细胞建立体外缺血再灌注OGD/R细胞模型,并加入不同浓度梯度的BHAPI,使用CCK-8实验测定细胞增殖活力,并采用HPLC方法检测最佳浓度BHAPI的变化。分别采用流式细胞术、Western blot等方法检测HT22神经元细胞凋亡及胱天蛋白酶-3的活化等情况,评估BHAPI对缺血再灌注OGD/R细胞模型中细胞的影响。结果:(1)BHAPI在OGD/R细胞模型中,24 h后几乎全部转化成HAPI;(2)OGD/R组细胞增殖活力显著下降,BHAPI处理的OGD/R组细胞增殖活力下降程度较OGD/R组的明显降低(P<0.05);(3)相反,OGD/R组细胞上清液中LDH的含量显著升高,BHAPI处理的OGD/R组细胞上清液中LDH含量明显低于OGD/R组(P<0.05);(4)流式细胞术检测BHAPI处理的OGD/R组细胞凋亡程度较OGD/R组的明显减轻;(5)BHAPI处理的OGD/R组caspase-3的活化分解明显减少。结论:(1)BHAPI在缺血再灌注OGD/R细胞模型中可以活化,转变成HAPI;(2)BHAPI可以改善糖氧剥夺对OGD/R细胞模型中细胞的损伤和凋亡,在缺血缺氧情况下,可能对HT22海马神经元细胞有一定的保护作用,有望成为缺血缺氧引起的神经元细胞损伤的潜在保护性治疗手段。实验二BHAPI对OGD/R细胞模型线粒体的影响目的:探索BHAPI对OGD/R细胞模型HT22细胞内线粒体的保护作用。方法:用四甲基罗丹明甲酯(TMRM)染色细胞,采用FV10i激光共聚焦扫描显微镜检测线粒体膜电位(MMP)的变化;提取线粒体,检测线粒体的吸光度及钙离子的缓冲能力;用Seahorse能量代谢仪检测细胞的耗氧量及细胞外酸化率。结果:(1)OGD/R细胞模型组线粒体膜电位较正常对照组显著降低(P<0.05),BHAPI处理的OGD/R组细胞的线粒体膜电位降低程度较OGD/R组明显减少(P<0.05);(2)与对照组相比,OGD/R组线粒体Ca2+缓冲能力降低约60%,而BHAPI处理的OGD/R组Ca2+诱导的线粒体肿胀较OGD/R组显著减弱(P<0.05);(3)与OGD/R组相比,BHAPI处理组可部分改善OGD/R诱导的氧消耗(P<0.05)和细胞外酸化率(P<0.05)。结论:BHAPI可以改善糖氧剥夺诱导的OGD/R模型细胞内线粒体的功能障碍。实验三调控Mfn2验证BHAPI对OGD/R细胞模型的影响目的:探究BHAPI对线粒体动力学的调节和机制。方法:用Mito Tracker染色检查线粒体形态的变化;用Western blot检测BHAPI处理的OGD/R组与OGD/R组线粒体融合、分裂相关蛋白(Mfn1、Mfn2、Drp1、Opa1)的表达情况。采用si-RNA瞬时转染技术和Gateway过表达技术干扰下游靶点,重复CCK-8实验、流式细胞术等方法进行验证。结果:(1)OGD/R组明显改变了线粒体形态,BHAPI处理组与OGD/R组相比较,线粒体形态改变部分减少;(2)OGD/R组只有Mfn2蛋白表达显著减少,BHAPI处理组只有Mfn2蛋白表达部分增加,但是对Mfn1、Drp1、Opa1蛋白表达无影响;(3)Si-Mfn2部分减少Mfn2蛋白的表达,并对于100μM BHAPI产生的细胞增殖活力、LDH释放量、细胞凋亡和线粒体MMP水平的保护效果有明显抑制作用;(4)Gateway系统过表达Mfn2的蛋白水平,并对于10μM BHAPI产生的细胞增殖活力、LDH释放量、细胞凋亡和线粒体MMP水平的保护效果有明显提高作用。结论:BHAPI可能通过Mfn2促进线粒体融合,维持线粒体功能,进而达到对HT22细胞的保护作用。
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