基于AMPK/mTOR/ULK1通路研究BCG诱导巨噬细胞自噬对其凋亡的调控作用

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结核病(Tubercuiosis,TB)主要是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)感染引起的一种慢性消耗性人畜共患传染病。先天免疫细胞是Mtb感染机体发生免疫反应的主要靶细胞,其中巨噬细胞在抗结核免疫过程中发挥着不可或缺的作用。一方面,巨噬细胞可以通过自噬来清除胞内游离的Mtb而有效抑制其在宿主细胞增殖;另一方面,巨噬细胞还可启动一系列凋亡途径来抵抗胞内Mtb的扩散。自噬与凋亡的发展过程相当复杂,而且两者相互影响,受多条通路和调节因子共同调控。在众多调控通路中,作为最重要的自噬信号之一的AMPK/mTOR/ULK1通路受到广泛关注。但AMPK/mTOR/ULK1通路是否参与调控Mtb诱导巨噬细胞自噬尚未见相关报道。因此,本研究基于AMPK/mTOR/ULK1通路探讨Mtb诱导巨噬细胞自噬对其凋亡的调控作用具有重要意义。本研究采用卡介苗BCG感染小鼠肺泡巨噬细胞RAW264.7,通过干扰自噬和利用AICAR/Compound C 激活/抑制 AMPK/mTOR/ULK1 通路、siRNA-AMPK 沉默 AMPK/mTOR/ULK 1通路。利用Western Blot、免疫荧光、mRFP-GFP-LC3荧光双标蛋白技术、激光共聚焦显微镜和流式细胞术等技术,分析AMPK/mTOR/ULK1通路对BCG诱导巨噬细胞RAW264.7自噬的调节作用及基于该通路自噬对巨噬细胞凋亡的调控作用。取得了如下试验结果:1.通过从巨噬细胞的分子水平和形态学检测发现,BCG以感染复数为10感染巨噬细胞RAW264.7 12h时,与对照组相比,自噬有关蛋白LC3B-Ⅱ、Beclin1、促凋亡蛋白Caspase3的表达极显著上调(P<0.01),抑凋亡蛋白Bcl-2的表达极显著下调(P<0.01),巨噬细胞内出现自噬体、自噬溶酶体、核固缩等现象。以此成功构建了 BCG诱导巨噬细胞RAW264.7自噬与凋亡的理想细胞模型,为后续试验奠定了基础。2.自噬激活剂RAPA能上调BCG感染巨噬细胞RAW264.7后自噬有关蛋白LC3B-Ⅱ、Beclin1、Atg5、Atg12、抑凋亡蛋白Bcl-2的表达,下调促凋亡蛋白Bax、Caspase3、PARP1的表达;促进自噬溶酶体与自噬流的形成,下调细胞凋亡率。而自噬抑制剂3-MA的效果与之相反,以上蛋白的表达发生了明显的逆转;抑制自噬溶酶体与自噬流的形成,上调细胞凋亡率。3.激活AMPK/mTOR/ULK1通路,BCG感染巨噬细胞RAW264.7后蛋白p-AMPK、p-ULK1(Ser555)的表达被上调;蛋白p-mTOR、p-ULK1(Ser757)的表达被下调;蛋白AMPK、mTOR、ULK1的表达未发生明显变化。抑制AMPK/mTOR/ULK1通路,BCG感染巨噬细胞RAW264.7后蛋白p-AMPK、p-ULK1(Ser555)的表达被下调;蛋白p-mTOR、p-ULK1(Ser757)的表达被上调;蛋白AMPK、mTOR、ULK1的表达仍未发生明显变化。4.激活AMPK/mTOR/ULK1通路,BCG感染巨噬细胞RAW264.7后自噬相关蛋白LC3B-Ⅱ、Beclin1、Atg5、Atg12、促凋亡蛋白Bax、Caspase3、PARP1的表达被上调,抑凋亡蛋白Bcl-2的表达被下调;促进自噬溶酶体与自噬流的形成并上调细胞凋亡率。若抑制该通路后,以上蛋白的表达发生逆转,抑制自噬溶酶体与自噬流的形成并下调细胞凋亡率。5.siRNA 技术沉默 AMPK 后,p-AMPK、AMPK、p-ULK1(Ser555)、ULK1 蛋白表达被下调,p-mTOR、mTOR蛋白表达被上调;BCG感染巨噬细胞RAW264.7后,上调抑凋亡蛋白Bcl-2而下调自噬有关蛋白LC3B-Ⅱ、Beclin1、Atg5、Atg12、促凋亡蛋白Bax、Caspase3、PARP1的表达;抑制自噬溶酶体与自噬流的形成并下调细胞凋亡率。本研究结果表明:BCG能诱导巨噬细胞RAW264.7发生自噬与凋亡;干扰自噬的正常水平后,BCG诱导巨噬细胞RAW264.7自噬对其凋亡具有负调控作用;AMPK/mTOR/ULK1通路参与了 BCG诱导巨噬细胞RAW264.7自噬的调节且基于该通路自噬对凋亡具有正调控作用。
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