代森锰诱导神经细胞衰老及原花青素的保护作用和机制研究

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人体随着年龄的增长在逐渐衰老的过程中,大脑是最先开始衰老的器官之一。大脑在生理性衰老过程中,结构和功能会发生一系列变化。在某些内部和外部因素的共同作用下,大脑会从生理性衰老逐渐转变为病理性衰老,最终导致了神经退行性疾病的发生。当前,人们对神经退行性疾病的发生机制仍然不是很清楚,临床上的治疗手段有限。目前,普遍认为衰老是神经退行性疾病的最大风险因素,因此,针对衰老制定的保护策略可能会成为抑制神经退行性疾病发生发展的有效方案。农用杀菌剂代森锰在农业生产中使用广泛,也因此对环境对人类产生了一定的危害,对其毒性的研究有流行病学研究的意义。本研究首先探讨了农用杀菌剂代森锰对人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y的衰老诱导效应,并对相关的分子机制进行探索。MTT实验检测代森锰对SH-SY5Y细胞3个时间梯度24h、48h和72h的细胞活性的影响。检测结果显示,代森锰对SH-SY5Y细胞产生毒性作用,对细胞活性起到了抑制作用,且呈时间和剂量依赖性。SA-β-Gal染色实验发现,在同等浓度的代森锰处理下,随着时间地延长,显微镜下观察到蓝染细胞数量逐渐增多,说明衰老相关的β半乳糖苷酶活性增加,即衰老的细胞增多。根据衰老细胞的特征,我们进一步进行了活性氧含量的检测,用不同浓度(0-200μM)的代森锰对SH-SY5Y处理24h,再按照试剂盒进行处理,流式细胞术检测结果表明,代森锰降低了 SH-SY5Y的活性氧含量,且呈剂量依赖性。进一步,我们又对细胞周期分布进行了分析,结果发现,代森锰处理后,SH-SY5Y细胞呈S期阻滞,并呈浓度的依赖性。JC-1染色后,显微镜下结果显示,线粒体膜电势逐渐降低,呈现剂量依赖性,流式细胞术的检测结果与显微镜下观察结果一致。另外,我们在分子机制方面也进行了实验,蛋白质免疫印迹实验表明,随着代森锰浓度的增加,衰老相关蛋白p16和Rb表达量增加,呈现剂量依赖性。我们也对p16上游蛋白p38和ERK进行了检测,发现当代森锰浓度增加时,p38和ERK的表达量也是上升的。接着,我们又从RNA层面进行了 RT-PCR实验,PCR结果显示,在Maneb处理后,p16和Rb的mRNA表达量是逐渐增加的,且呈剂量依赖性。综上,农用杀菌剂代森锰可能通过p16-Rb信号通路诱导了人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y产生了衰老。我们的实验只是冰山一角,需要进一步体内体外实验深入研究。研究抑制衰老的策略,减少神经退行性疾病给人们带来的折磨是值得关注的热点。基于此,接下来我们利用葡萄籽提取物原花青素(OPC)对代森锰诱导的SH-SY5Y细胞衰老的保护性作用和机制展开了探索工作。我们首先用MTT法对OPC的细胞毒性进行了检测,实验结果表明OPC对人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y毒性较小,几乎无毒。接着我们继续用MTT法检测OPC的保护作用,实验表明,OPC可以降低农用杀菌剂代森锰对SH-SY5Y细胞的毒性。我们先对实验组用不同浓度(0-50μM)的OPC对SH-SY5Y细胞预处理30min后,再用代森锰处理24h,再按照衰老检测试剂盒说明书进行处理,在显微镜下对各组进行了观察,可以看到随着OPC浓度的升高,蓝色细胞数量逐渐减少,即SA-β-Gal活性逐渐降低,衰老细胞数量逐渐减少。对SH-SY5Y细胞相同的处理方式,按照活性氧试剂盒进行后期处理,用流式细胞仪对各组进行检测,实验结果表明,随着OPC浓度的升高,活性氧含量降低。同样的前期处理后,检测细胞周期分布,流式细胞仪检测结果显示,随着OPC浓度升高,S期占比逐渐降低。JC-1染色实验结果表明,随着OPC浓度的升高,线粒体膜电势逐渐升高,流式细胞仪检测结果也与之一致,表明OPC升高了代森锰处理后SH-SY5Y细胞的线粒体膜电势。另外,蛋白质免疫印迹检测衰老相关蛋白的表达结果表明,随着OPC浓度的升高,p16、Rb、p38和ERK的表达量降低。我们初步证明,OPC对代森锰诱导人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y的衰老效应具有保护作用。本文的研究可能会给神经退行性疾病的治疗提供一定的思路,同时也有一定的不足和局限,需要深入进行研究。
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