6’’’-阿魏酰斯皮诺素通过AMPK/mTOR通路调节自噬缓解Aβ1-42诱导细胞损伤

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阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是一种渐进性神经退行性疾病,其发生与β淀粉样蛋白(Amyloidβ,Aβ)的沉积密切相关,Aβ在脑内沉积形成的不溶性斑块被认为是阿尔茨海默病的早期病理特征。酸枣仁(Ziziphi Spinosae Semen,ZSS)是一种传统中药,其在神经功能调节方面表现出显著的生物活性。6′′′-阿魏酰斯皮诺素(6′′′-Feruloylspinosin,6-FS)是酸枣仁主要的黄酮类成分之一,有研究表明6′′′-阿魏酰斯皮诺素可以延长阿尔茨海默病模型线虫寿命,具有潜在的阿尔茨海默病治疗作用,但仍缺少系统报道。因此,本课题为探究6′′′-阿魏酰斯皮诺素干预阿尔茨海默病的机制进行了以下研究,结果如下:(1)首先利用Aβ1-42处理细胞,构建神经细胞损伤模型,并给予不同浓度6′′′-阿魏酰斯皮诺素,分析其对损伤细胞的影响。研究发现5、10μmol/L Aβ1-42可以显著降低SH-SY5Y细胞活力(p<0.001),并改变SH-SY5Y细胞形态。5、10、20μmol/L 6′′′-阿魏酰斯皮诺素可以呈浓度依赖性地减少Aβ1-42诱导的细胞凋亡,提高细胞活力(p<0.001);改善Aβ1-42诱导损伤细胞的氧化应激情况,降低细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)、丙二醛(malonaldehyde,MDA)水平,提高谷胱甘肽过氧化物酶活力(p<0.01、p<0.001);调节凋亡相关蛋白表达,增加B细胞淋巴瘤/白血病-2蛋白(B-cell lymphoma/leukemia-2,Bcl-2)的表达,并降低Bcl-2关联死亡启动子重组蛋白(Bcl-x L/Bcl-2 associated death promoter,Bad)的表达(p<0.01),减少细胞凋亡。(2)其次,探讨6′′′-阿魏酰斯皮诺素对Aβ1-42诱导损伤SH-SY5Y细胞线粒体的影响。研究发现,5μmol/L Aβ1-42可以诱导SH-SY5Y细胞线粒体损伤,损伤线粒体功能,减少细胞内腺嘌呤核苷三磷酸(Adenosine Triphosphate,ATP)含量(p<0.001),降低线粒体膜电位(Mitochondrial membrane potential,MMP)(p<0.001),并增加SH-SY5Y细胞内线粒体转运蛋白:线粒体外膜易位酶20(mitochondrial outer membrane translocase 20,Tom20)、线粒体内膜易位酶23(mitochondrial inner membrane translocase 23,Tim23)的表达(p<0.001)。10μmol/L 6′′′-阿魏酰斯皮诺素可以抑制Aβ1-42诱导的细胞线粒体损伤,增加Aβ1-42诱导损伤地SH-SY5Y细胞内ATP及线粒体膜电位水平,调节线粒体膜转运相关蛋白Tom20及Tim23的表达,改善线粒体功能。(3)然后,研究6′′′-阿魏酰斯皮诺素对Aβ1-42诱导损伤SH-SY5Y细胞自噬状态的影响。首先利用Aβ1-42构建神经细胞损伤模型,并利用6′′′-阿魏酰斯皮诺素、细胞自噬激动剂雷帕霉素(Rapamycin,RAPA)及细胞自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-Methyladenine,3-MA)处理细胞。发现5μmol/L Aβ1-42及5 mmol/L 3-MA处理导致可以导致细胞活力降低(p<0.001、p<0.001)、提高细胞内活性氧含量(p<0.001),使细胞线粒体膜电位下降(p<0.001),并影响细胞自噬相关蛋白的表达。6′′′-阿魏酰斯皮诺素及RAPA处理细胞可以提高细胞活力(p<0.001),降低细胞内ROS累积(p<0.01),提高细胞线粒体膜电位水平(p<0.01,p<0.05)。并且6′′′-阿魏酰斯皮诺素可以上调自噬关键分子酵母Atg6同系物(autophagy key molecule yeast Atg6 homolog,Beclin1)的表达,降低核孔糖蛋白(nuclear pore glycoprotein,P62)的表达,提高微管相关蛋白1轻链3(micro tubule-associated protein in 1 light chain 3,LC3)的比例,调节细胞自噬,缓解细胞损伤。(4)最后,对6′′′-阿魏酰斯皮诺素调节自噬的具体机制进行研究。利用Aβ1-42构建神经细胞损伤模型,并利用6′′′-阿魏酰斯皮诺素、AMPK激动剂Phenformin(Phen)以及AMPK抑制剂Compound C(CC)处理细胞。其中Aβ1-42及CC处理导致细胞活力降低(p<0.001、p<0.001)、细胞内ROS含量上升(p<0.01、p<0.001),并影响细胞磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)自噬通路相关蛋白的表达。6′′′-阿魏酰斯皮诺素及Phen处理可以提高细胞活力(p<0.001),改善细胞形态,降低细胞内ROS累积(p<0.01,p<0.05)。上调AMPK蛋白磷酸化水平,降低unc-51样激酶1(unc-51-like kinase1,ULK1)及m TOR蛋白磷酸化水平。由此可知,6′′′-阿魏酰斯皮诺素可能通过影响AMPK/m TOR自噬通路相关蛋白的表达影响自噬水平保护受损线粒体,缓解细胞氧化损伤,从而降低Aβ1-42诱导的细胞损伤。
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