【摘 要】
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镉(cadmium,Cd)作为毒性最强的重金属污染物之一,广泛存在于自然界中,能够通过食物链、空气等途径引起多种器官和组织的损伤。Cd能在软骨中蓄积,引起软骨细胞凋亡。研究表明,禽类软骨细胞异常会导致多种骨骼疾病,如肉鸡胫骨软骨发育不良、佝偻病、骨性关节炎、关节退化等,因此以鸡软骨细胞为研究对象,研究Cd引起的软骨类疾病的发生和防治机理具有重要意义。微摩尔级的Cd能激活c-jun氨基末端激酶(c-
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:31872534); 江苏省自然科学基金(编号:BK20181452);
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镉(cadmium,Cd)作为毒性最强的重金属污染物之一,广泛存在于自然界中,能够通过食物链、空气等途径引起多种器官和组织的损伤。Cd能在软骨中蓄积,引起软骨细胞凋亡。研究表明,禽类软骨细胞异常会导致多种骨骼疾病,如肉鸡胫骨软骨发育不良、佝偻病、骨性关节炎、关节退化等,因此以鸡软骨细胞为研究对象,研究Cd引起的软骨类疾病的发生和防治机理具有重要意义。微摩尔级的Cd能激活c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminalkinase,JNK)信号通路,导致线粒体的功能紊乱、膜电位下降、通透性发生变化、膜内物质释放进入胞浆,但是线粒体在Cd诱导鸡软骨细胞凋亡过程中的作用机制仍存在疑问。当归多糖(angelica sinensis polysaccharides,ASP)是中药材当归中的活性成分之一,有抗炎、抗凋亡、抗氧化等作用。研究发现,ASP促进关节炎软骨蛋白聚糖的合成,抑制H2O2诱导的人软骨细胞凋亡,但能否改善Cd引起的鸡源软骨细胞损伤及其作用机制仍需进一步研究。本研究以体外培养鸡胚来源软骨细胞为模型,探讨Cd对鸡软骨细胞凋亡、JNK信号通路、线粒体凋亡通路的影响,并探究ASP能否通过JNK信号通路、线粒体凋亡通路,缓解Cd诱导的鸡软骨细胞凋亡,为临床上ASP防治Cd致家禽软骨类疾病的研究提供理论依据。1 Cd经线粒体通路致鸡软骨细胞凋亡为研究Cd对鸡软骨细胞凋亡的影响及线粒体凋亡通路的作用,本试验以鸡胚来源软骨细胞为模型,0~10μmol/L醋酸镉处理细胞24h,采用CCK8、流式细胞术、透射电镜、Western blot等方法检测相关指标。结果表明,一定浓度的Cd(2.5、5、10μmol/L)诱导鸡软骨细胞凋亡,使细胞活性降低、形态异常、凋亡率升高;并且激活鸡软骨细胞线粒体凋亡通路,使线粒体膜电位下降,线粒体超微结构损伤,线粒体凋亡通路相关蛋白 Bax/Bcl-2 比值、cito Cyt C、Cleaved Caspase-3、Cleaved Caspase-9 表达水平显著或极显著升高(p<0.05或p<0.01)。说明Cd能通过线粒体通路诱导鸡胚来源软骨细胞凋亡。2 Cd经JNK信号激活鸡软骨细胞的线粒体凋亡通路为研究JNK信号通路在Cd诱导鸡软骨细胞凋亡的线粒体通路中的作用,本试验以鸡胚来源软骨细胞为模型,0~10μmol/L醋酸镉处理细胞24 h,Western blot法检测JNK磷酸化蛋白水平;JNK特异性抑制剂与Cd联合作用鸡软骨细胞,检测抑制剂对JNK磷酸化的抑制作用,以及抑制JNK通路对细胞存活率、凋亡率、线粒体形态及线粒体凋亡途径相关蛋白的影响。结果表明,5、10μmol/LCd激活鸡软骨细胞JNK信号通路;与5μmol/LCd处理组相比,抑制JNK磷酸化能显著或极显著(p<0.05或p<0.01)抑制Cd引起的线粒体膜电位下降、线粒体形态改变,减少线粒体凋亡通路相关蛋白Bax/Bcl-2比值下降、CytC的释放、Caspase-3和Caspase-9的活化。表明JNK的激活参与调控Cd经线粒体通路介导的鸡胚来源软骨细胞凋亡。3 ASP经JNK/线粒体通路抑制Cd诱导鸡软骨细胞凋亡为研究ASP对Cd诱导鸡软骨细胞凋亡的缓解作用及对JNK/线粒体凋亡通路的影响,本研究用5 μmol/L醋酸镉和ASP(0~100 μg/mL)单独或联合作用鸡胚来源软骨细胞24 h。CCK8检测细胞存活率,流式细胞术检测细胞凋亡率,探究ASP对细胞凋亡的影响。再用5μmol/LCd、ASP(50μg/mL)及JNK抑制剂(10 μmol/L)单独或联合作用鸡软骨细胞,检测对线粒体形态、线粒体凋亡通路及JNK相关蛋白的影响。结果表明,ASP能显著或极显著(p<0.05或p<0.01)抑制Cd引起的鸡软骨细胞活力下降和凋亡率上升;抑制线粒体膜电位下降、线粒体形态改变,线粒体途径凋亡相关蛋白Cyt C的释放、Caspase-3和Caspase-9的活化及Bax/Bcl-2比值的上升;抑制JNK蛋白磷酸化。表明ASP经JNK/线粒体通路抑制Cd诱导鸡软骨细胞凋亡。结论:Cd经JNK信号通路激活线粒体凋亡通路,诱导鸡软骨细胞凋亡,ASP通过抑制JNK/线粒体凋亡通路,缓解Cd诱导的鸡软骨细胞凋亡。
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