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目的:
采用H2O2诱导的PC12细胞氧化应激损伤模型,探讨热量限制(caloricrestriction,CR)对PC12细胞的效应,同时检测SIRT1和SIRT3的表达变化,希望为抗神经元的氧化应激损伤提供新的作用靶点,从而为延缓自由基或ROS所致神经元的损伤甚至预防和治疗神经元退行性疾病提供新的理论依据。
方法:
1.细胞分为4组:分别为高糖组(Control组)、CR组(低糖组)、过氧化氢加CR组(H2O2+CR组)、过氧化氢组(H2O2组)。
2.用含不同浓度H2O2的培养基培养PC12细胞,并利用四氮唑蓝检测法(MTT法)确定一个对于细胞损伤较小且效果最好的药物浓度作为氧化应激源。
3.采用TUNEL法检测细胞的凋亡变化;
4.免疫荧光染色方法检测SIRT1、SIRT3的表达与定位;
5.分别提取各实验组细胞内RNA和蛋白质,进行逆转录PCR和Western blot检测,检测不同实验组间SIRT1、SIRT3及总Caspase3的表达变化情况。
结果:
1.过氧化氢诱导的细胞氧化应激损伤中CR的保护效应
60μmol H2O2作用下,H2O2组中的PC12细胞活力与正常对照组比较可维持在70%以上;而120μmol H2O2作用下细胞活力显著降低。因此,我们采用60μmol浓度的H2O2作为氧化应激源观察CR的效应。60、120μmol H2O2作用下,CR+H2O2组细胞生存率显著高于H2O2组,且组间具有统计学差异,从而表明CR具有抗H2O2诱导的PC12细胞氧化应激损伤的效应。
2.TUNEL凋亡染色检测细胞凋亡率
我们采用TdT介导的dUTP缺口末端标记技术(TUNEL法)检测细胞凋亡。结果显示60μmol H2O2作用6h后,其凋亡率显著较CR+H2O2多,即细胞核中棕色颗粒样物质显著增多。可见CR可有效的延缓氧化应激诱导的PC12细胞凋亡。
3.免疫荧光检测PC12细胞内SIR1和SIRT3的表达
检测SIRT1的表达中,红色颗粒样物质为SIRT1蛋白,可于细胞核和细胞浆中表达,且主要于细胞浆中表达。检测SIRT3的表达中,红色颗粒样物质为SIRT3蛋白,绿色颗粒状物质为线粒体标记的抗体,红色和绿色荧光可完全重叠变为黄色颗粒状物质,可见SIRT3为一种线粒体蛋白。
4.Western blot检测SIRT1和SIRT3的表达
我们采用Western blot来定量检测细胞内SIRT1和SIRT3的表达变化。与Control组比较,CR组中SIRT1和SIRT3表达升高(p<0.05);H2O2组中SIRT1和SIRT3蛋白表达下降(p<0.05);与H2O2组比较,CR+H2O2中SIRT1和SIRT3表达上升(p<0.05)。
5.mRNA水平检测SIRT1和SIRT3的表达
我们采用RT-PCR检测SIRT1和SIRT3的mRNA表达水平。与蛋白表达水平类似,与Control组比较,CR组中SIRT1和SIRT3表达升高(p<0.05),H2O2组中SIRT1和SIRT3表达下降(p<0.05)。与H2O2组比较,CR+H2O2组中SIRT1和SIRT3表达上升(p<0.05)。
6.Western blot检测PC12细胞Caspase-3蛋白
我们采用细胞内总Caspase-3蛋白的表达变化来检测氧化应激损伤中凋亡的变化情况。实验分三组:Control组,H2O2组,H2O2+CR组。在H2O2作用下,细胞内总Caspase-3表达增高(p<0.05),而在H2O2+CR组中,Caspase-3表达较H2O2组显著下降(p<0.05)。在过氧化氢诱导的氧化应激损伤中,细胞内Caspase-3活性显著增高,而CR可有效的减少Caspase-3的激活。
结论:
1、CR具有抗过氧化氢诱导的氧化应激损伤的效应,同时也可有效的延缓凋亡的发生。
2、SIRT1可于细胞浆和细胞核中表达,而SIRT3为一种线粒体蛋白。
3、CR可上调SIRT1和SIRT3的表达,在H2O2诱导的氧化应激性损伤中CR调控的的SIRT1和SIRT3表达上调参与了抗氧化应激损伤保护性效应的调节。