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滋养细胞是胎盘的主要细胞类型,其中细胞滋养层细胞侵入子宫螺旋动脉并分化为绒毛膜外滋养细胞(EVT),绒毛膜外滋养细胞具有侵袭性,可促进子宫和胎盘血管的重塑,在胎盘灌流和胎盘发育中发挥至关重要的作用。妊娠早期胎盘氧分压处于较低水平,蜕膜组织氧浓度约为8%,在此期间,氧浓度对滋养细胞的侵袭能力起到至关重要的影响。在低氧条件下滋养细胞增殖和侵袭功能与多种因素有关,滋养细胞侵袭不足引起螺旋动脉重铸障碍导致多种妊娠疾病的发生,如自然流产、子痫前期、胎儿生长受限等危害母胎健康的疾病有关。 1963年国际溶酶体会议上,自噬由比利时科学家Duve提出,自噬定义为存在于真核细胞中依赖溶酶体途径消化降解自身成分的过程。妊娠早期胎盘发育处于低氧和低葡萄糖的环境,在这种条件下滋养细胞自噬在机体应激、维持自身稳态过程中具有不可替代的作用,任何外界和内部因素破坏这种平衡都可能会导致相关产科并发症。 缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)是一种广泛表达于人体和哺乳动物体内的转录调控因子,HIF-1α 通过调控其下游多种多种靶基因参与不同生理过程。BNIP3是一种可以和腺病毒E1B19kDa相互作用蛋白,BNIP3表达受HIF-1α的调控,在细胞凋亡、坏死以及细胞自噬的过程均发现了BNIP3的存在。微管相关蛋白1轻链3(LC3)是自噬体膜上重要的功能蛋白,分为LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种形式,LC3-Ⅱ定位于自噬体膜上。自噬发生过程中,LC3-Ⅰ转化为 LC3-Ⅱ,LC3Ⅱ/Ⅰ可以反映自噬水平的高低。HIF-1α在缺氧诱导自噬中起到重要作用,缺氧通过调节HIF-1α蛋白活化BNIP3,使Beclin 1/Bcl-2复合物解离,游离Bcl-2可抑制PI3激酶诱导自噬。 滋养细胞自噬与细胞内多种因素有关,体外培养原代滋养细胞,缺氧处理后细胞自噬增强,然而HIF-1α/ BNIP3途径诱导自噬与滋养细胞侵袭性相关研究国内外尚无报道。 目的 探讨低氧条件下滋养细胞HIF-1α、BNIP3表达的情况以及与细胞自噬的关系;通过观察HTR-8/Svneo细胞增殖能力和侵袭细胞数,研究自噬在低氧环境下对滋养细胞增殖和侵袭力的影响。 材料和方法 1 实验材料 本实验选用滋养层细胞系 HTR-8/Svneo,通过体外培养正常早期妊娠孕妇胎盘滋养细胞,转染猿肾病毒40大T抗原获得。HTR-8/Svneo细胞可稳定传至32代,在表型和侵袭性等生理功能上非常接近绒毛膜外滋养细胞(EVT),常用于胎盘及滋养细胞的相关研究。 2 实验方法 在常氧和二氯化钴(CoCl2)模拟细胞低氧环境下对HTR-8/Svneo细胞分为4组进行培养:常氧组在RPMI 1640完全培养基、常氧条件下培养细胞;低氧组在细胞培养基中加入CoCl2使其终浓度200umol/L;3-MA组在细胞培养基中加入 3-MA 使其终浓度为 5mmol/L;3-MA+低氧组在低氧组基础上加入 3-MA终浓度为5mmol/L。通过MTT实验测定滋养细胞增值能力,Transwell实验观察细胞侵袭能力的变化,利用 Real-time PCR 检测滋养细胞 HIF-1α、BNIP3 mRNA的表达,Western blot 检测滋养细胞HIF-1α、BNIP3、LC3和Beclin1蛋白的表达量。 3 统计学方法 应用SPSS17.0软件进行统计学分析,实验数据均以-x±s表示。两组间比较采用两独立样本 t 检验,多组定量资料比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验。以α=0.05作为检验标准。 结果 1 缺氧和3-MA对滋养细胞增殖活性的影响 MTT结果显示:HTR-8/SVneo细胞在24h低氧条件下,OD值明显降低(P<0.05),提示低氧条件下细胞存活率下降。3-MA+低氧组与低氧组相比 OD值明显升高(P<0.05),提示 3-MA 在低氧条件下,通过抑制自噬增加HTR-8/SVneo细胞的增殖活性。 2 缺氧对滋养细胞HIF-1α、BNIP3 mRNA表达的影响 Real-time PCR结果显示:常氧组HTR-8/SVneo细胞中HIF-1αmRNA表达量为(1.014±0.204),低氧组HIF-1αmRNA表达量为(1.119±0.068),两者相比差异无统计学意义(P>0.05)。常氧组HTR-8/SVneo细胞中BNIP3 mRNA表达量为(1.015±0.216),低氧组BNIP3 mRNA表达量为(1.885±0.455),低氧组BNIP3 mRNA表达水平明显高于常氧组(P<0.05)。 3 缺氧对滋养细胞HIF-1α、BNIP3蛋白表达的影响 Western blot结果显示:常氧组HTR-8/SVneo细胞中HIF-1α蛋白表达量为(0.553±0.045),低氧组HIF-1α蛋白表达量为(0.908±0.612),低氧组HIF-1α蛋白表达水平明显高于常氧组(P<0.05)。同时,常氧组HTR-8/SVneo细胞中BNIP3蛋白表达量为(0.809±0.033),低氧组 BNIP3 蛋白表达量为(1.321±0.176),低氧组BNIP3蛋白表达水平明显高于常氧组(P<0.05)。 4 缺氧和3-MA对滋养细胞LC3、Beclin 1蛋白表达的影响 Western blot结果显示:低氧组LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin 1蛋白相对表达量均明显高于常氧组(P<0.01)。低氧条件下加入3-MA抑制自噬后,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin 1蛋白相对表达量均明显下降(P<0.01)。 5 缺氧和3-MA对滋养细胞侵袭力的影响 Transwell 细胞侵袭实验显示:常氧组与低氧组穿过 Transwell 小室基底膜细胞数分别为(25.2±8.96)个/室和(58.6±10.62)个/室,低氧组侵袭细胞数明显高于常氧组(P<0.05)。3-MA处理的低氧组侵袭细胞数为(43.6±7.92)个/室,明显低于低氧组(P<0.05)。 结论 HIF-1α/BNIP3是参与低氧介导自噬的途径之一,低氧环境通过调节自噬增强滋养细胞侵袭力。