内质网应激介导自吞噬对脂多糖诱导HL-1心肌细胞损伤保护机制的研究
脓毒血症是以多器官功能衰竭和心血管抑制为特征的全身炎性反应综合症,临床研究证明心脏功能抑制显著增加脓毒血症病人的死亡率。在细胞水平的研究发现心肌细胞凋亡和能量代谢障碍是脓毒血症中心血管功能衰竭的重要机制。 在脓毒血症心肌细胞中发现了自吞噬体增加、线粒体损伤以及内质网应激的现象,并且有研究发现这三者之间存在互为因果的关系。自吞噬是真核细胞内进化过程高保守的分解代谢过程,包括降解长寿蛋白和清除老化受损细胞器,最终的降解产物参与新的能量代谢。近年来研究发现,自吞噬选择性地清除受损的线粒体有利于细胞稳态的维持,促进应激状态下的细胞存活。线粒体是细胞内能量代谢的主要场所,并参与调节细胞凋亡途径的调节。线粒体的质量控制依赖受损/老化线粒体的修复/清除和线粒体生物合成之间的动态平衡,但是在脓毒血症心肌细胞中自吞噬对线粒体再生的影响还需进一步的研究。虽然很多研究已经证明未内质网应激的适应性未折叠蛋白反应参与了自吞噬的发生,但这个观点在脓毒血症心肌细胞中未见报道。 通过建立 HL-1心肌细胞脓毒血症模型,研究自吞噬的表达、发生和自吞噬抗细胞凋亡的保护机制,为脓毒血症心脏功能衰竭提供临床治疗靶点。 本文主要从以下几个部分展开论述： 第一部分 脂多糖诱导自吞噬对 HL-1心肌细胞凋亡的影响 目的:研究脂多糖诱导 HL-1心肌细胞自吞噬表达及自吞噬对心肌细胞的保护作用。 方法:建立 HL-1心肌细胞脓毒症模型,脂多糖以1ug/ml终浓度干预 HL-1心肌细胞。应用蛋白免疫印迹方法观察脂多糖干预 HL-1心肌细胞2、4、8、16、24h的LC3II蛋白的表达时程;在脂多糖干预4和24h,通过透射电子显微镜和共聚焦显微镜观察自吞噬体的形成,实时定量聚合酶链反应检测 ATG5和ATG7mRNA的表达评估自吞噬活性,通过流式细胞仪检测细胞凋亡。3-甲基嘌呤(3-MA)和纳巴霉素(Rap)预处理48h后,分别观察脂多糖干预4和24h心肌细胞凋亡和LC3II蛋白表达。 结果:脂多糖干预 HL-1心肌细胞2h后 LC3II开始上调,4h达到高峰,24h减弱;共聚焦显微镜显示,脂多糖干预4h后出现绿色荧光斑点物质出现聚集,24h减弱;电子显微镜显示在脂多糖干预4h,出现了双膜或多膜结构的自吞噬体,而在24h减少。ATG5和ATG7mRNA表达在脂多糖干预后4h上调,同样在24h下降。3-MA预处理后,诱导了脂多糖干预4h的细胞凋亡。Rap预处理后,抑制了脂多糖在24h诱导的细胞凋亡。 结论:脂多糖在 HL-1心肌细胞诱导了自吞噬,表现为早期增强,而晚期表现为下降。自吞噬在脓毒症中表现为细胞保护作用。 第二部分 脂多糖诱导自吞噬对 HL-1心肌细胞线粒体功能影响的研究 目的:研究脓毒血症心肌细胞中自吞噬线粒体功能和线粒体再生的影响。 方法:建立HL-1心肌细胞内毒素血症模型。在脂多糖干预24h后,通过电子显微镜、流式细胞仪和实时定量聚合酶链反应技术观察线粒体面积和光密度,线粒体膜电位,线粒体再生基因 Tfam和PGC-1a的变化评估线粒体功能。脂多糖干预前,3-甲基嘌呤(3-MA)和纳巴霉素(Rap)预处理48h,观察线粒体功能及线粒体再生的变化。 结果:HL-1心肌细胞在脂多糖干预24h后,线粒体面积和光密度增加,线粒体膜电位下降,并伴随线粒体再生基因 Tfam和PGC-1amRNA表达下调。3-MA预处理下调自吞噬的表达,加重了脂多糖对线粒体功能的损伤和进一步抑制了线粒体再生基因的表达。纳巴霉素预处理,上调自吞噬的表达,减轻了脂多糖对线粒体功能的损伤,同时线粒体再生功能上调。 结论:脂多糖在 HL-1心肌细胞导致了线粒体超微结构的损伤和线粒体膜电位下降,抑制了线粒体的再生功能。抑制自吞噬,加重了脂多糖对线粒体的损伤,上调自吞噬,减轻了脂多糖对线粒体功能的损伤。自吞噬在 HL-1心肌细胞内毒素血症中对线粒体功能起到保护作用。 第三部分 脂多糖在 HL-1心肌细胞诱导自吞噬发生机制的研究 目的:研究在 HL-1心肌细胞中脂多糖是否通过内质网应激诱导自吞噬。 方法:建立HL-1心肌细胞脂多糖内毒血症模型。通过实时定量聚合酶链反应检测脂多糖干预4、24h和对照组 GRP78和IRE1amRNA表达,观察脂多糖诱导内质网应激的变化。衣霉素(Tm)和牛磺脱氧胆酸(TUDCA)预处理后,通过实时定量聚合酶链反应、蛋白免疫印迹和共聚焦显微镜观察脂多糖干预 HL-1心肌细胞4h后,GRP78、IRE1a、ATG5和ATG7mRNA,LC3II蛋白印迹和绿色 LC3II荧光颗粒的表达评估的内质网应激和自吞噬变化的关系。 结果:脂多糖在 HL-1心肌细胞中诱导了内质网应激,与对照组比较, GRP78和IRE1amRNA在干预后4h表达上调,24h表达下降。与对照组比较,衣霉素诱导了GRP78和IRE1amRNA、LC3II蛋白印迹和绿色 LC3II荧光表达颗粒上调;与脂多糖干预4h组比较,衣霉素增强了脂多糖诱导的GRP78和IRE1a的表达,同时进一步增加了LC3II蛋白印迹和绿色 LC3II荧光颗粒的表达。牛磺脱氧胆酸预处理减轻了脂多糖诱导的内质网应激,同时自吞噬的表达下降。 结论:脂多糖在 HL-1心肌细胞中诱导了内质网应激和自吞噬的表达。脂多糖在 Hl-1心肌细胞诱导自吞噬是通过内质网应激实现的。
脓毒血症;HL-1心肌细胞;诱导损伤;内质网应激;脂多糖;保护机制
华中科技大学
博士
麻醉学
姚尚龙
2012
中文
R631.021.3
94
2012-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）