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丙烯酰胺(Acrylamide,ACR)是一种水溶性不饱和酰胺,在生产生活中广泛应用,能影响人和实验动物认知功能,但由于其毒性机制尚未明确,仍缺乏有效的干预措施。姜黄素(Curcumin,Cur)具有抗炎、抗氧化、抑制Aβ形成和聚集的作用,在神经退行性疾病尤其是AD的防治方面显示出良好的应用前景。本文采用体外实验方法观察Cur能否改善ACR对学习记忆相关通路和蛋白的影响,为探索缓解ACR学习记忆损伤的干预方法提供新思路。目的:以SH-SY5Y细胞为实验材料,观察并比较Cur预处理前后ACR对PERK-eIF2α与CREB-BDNF通路以及tau蛋白与突触囊泡蛋白的影响,为阐明Cur是否能改善ACR导致的认知功能障碍提供细胞生物学证据。方法:通过CCK8试验筛选ACR和Cur的剂量和时间,干预研究分为四组:阴性对照组,2.5 mmol/L ACR组,6μmol/L Cur组,Cur预处理组(6μmol/L Cur预处理2 h后再2.5 mmol/L ACR处理24h组)。相差显微镜观察细胞形态;DCFH-DA荧光探针法检测各组细胞ROS指标;酶标法检测细胞MDA水平、GSH含量;免疫荧光技术观察细胞内磷酸化tau蛋白分布;Western Blot法检测tau蛋白、突触囊泡蛋白Sy-1与Syn,PERK-eIF2α信号通路蛋白GRP78、P-PERK、P-eIF2α、ATF4及CREB信号通路蛋白P-CREB、BDNF的表达水平。结果:(1)CCK8法检测细胞存活率:0~10 mmol/L ACR处理24 h后,2.5~10mmol/L ACR组细胞存活率分别降低至阴性对照组的87%、66%、57%、38%,差异均有统计学意义(all P<0.001);2~30μmol/L Cur处理2h后,2、4、6μmol/L Cur组细胞存活率均无明显下降(P>0.05);2~6μmol/L Cur预处理2h,再用2.5 mmol/L ACR处理24 h后,相差显微镜观察到阴性对照组与Cur组细胞生长良好,ACR组细胞贴壁能力降低,胞体呈球状,神经突起收缩,预处理组梭形和多边形细胞增多;与ACR组相比,6μmol/L Cur预处理组细胞存活率显著上升(P<0.01)。后续实验中ACR与Cur剂量分别为2.5 mmol/L与6μmol/L。(2)氧化应激:与阴性对照组相比,ACR处理组MDA和ROS水平均显著增加(both P<0.001),GSH含量显著降低(P<0.001);与ACR处理组相比,6μmol/L Cur预处理组ROS水平显著下降(P<0.05),MDA含量显著下降(P<0.001),GSH含量显著上升(P<0.001)。提示Cur可降低ACR引起细胞的氧化应激水平。(3)PERK-eIF2α信号通路:与阴性对照组相比,ACR组中GRP78、P-PERK、P-eIF2α的蛋白表达量显著升高(all P<0.001);与ACR组相比,Cur预处理组SH-SY5Y细胞中GRP78及P-PERK的蛋白表达量显著降低(both P<0.01),P-eIF2α的蛋白表达量显著降低(P<0.05);各组T-PERK及T-eIF2α蛋白表达量无显著变化(both P>0.05)。提示Cur可抑制ACR导致的PERK-eIF2α信号通路过度激活。(4)CREB信号通路:与阴性对照组相比,ACR组ATF4蛋白表达量显著升高(P<0.001),P-CREB(Ser133)及BDNF蛋白表达量显著降低(P<0.001);与ACR组相比,Cur干预组ATF4蛋白表达量显著降低(P<0.01),P-CREB(Ser133)蛋白表达量显著升高(P<0.05),BDNF蛋白表达量显著显著升高(P<0.01);各组T-CREB蛋白表达量无显著变化(P>0.05)。提示Cur可拮抗ACR引起的ATF4表达量升高及其下游CREB-BDNF通路的抑制。(5)突触囊泡蛋白的变化:与阴性对照组相比,ACR组海马组织中Sy-1及Syn蛋白表达量显著降低(both P<0.001);与ACR组相比,Cur干预组Sy-1表达水平显著上升(P<0.05),Syn表达水平无显著差异(P>0.05)。(6)磷酸化tau蛋白的变化:免疫荧光结果显示:与阴性对照组相比,ACR组绿色荧光增强(P<0.001);与ACR组相比,Cur干预组绿色荧光减弱(P<0.01);Western blot法检测结果显示:与阴性对照组相比,ACR组抑制性P-GSK-3β(Ser~9)的表达量显著降低且P-tau Ser262表达量显著升高(both P<0.001);与ACR组相比,Cur干预组抑制性P-GSK-3β(Ser~9)的表达量显著升高,且P-tau Ser262表达量显著降低(both P<0.01);各组T-GSK-3β及tau-5(反映总tau水平)无显著差异(both P>0.05)。结论:Cur预处理可拮抗ACR对SH-SY5Y细胞PERK-eIF2α信号通路的过度激活与CREB通路的抑制,并改善ACR引起的突触囊泡蛋白Sy-1的减少和tau蛋白磷酸化的增加。