2. 河北中医学院,河北省心脑血管病中医药防治重点实验室,河北 石家庄 050200
2. Hebei University of Chinese Medicine, Hebei Key Laboratory of Chinese Medicine Research on Cardio-cerebrovascular Diseases, Shijiazhuang 050200, China
TLR4受体已经被证明在脑缺血中发挥着关键的作用[1]。黄芪甲苷可明显减轻大鼠脑缺血/再灌注损伤中的脑梗死面积,抑制神经细胞凋亡[2]。黄芪甲苷是否通过TLR4/MyD88通路来抑制细胞凋亡?本文以PC12细胞为实验对象,研究黄芪甲苷对缺氧缺糖/复氧复糖PC12细胞TLR4通路的影响,探讨黄芪甲苷抑制细胞凋亡的作用机制。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 药物和细胞黄芪甲苷购自上海士峰生物科技有限公司,纯度≥98%(生产批号:15010913),PC12细胞由河北医科大学第一医院科研中心许顺江教授惠赠。
1.1.2 试剂和仪器抑制剂Cli095购自Invivogen公司,TLR4多克隆一抗购自Biovision公司,MyD88单克隆一抗购自CST公司,二抗IgG购自博士德生物有限公司,Caspase-3多克隆一抗和NF-κB多克隆一抗均购自巴傲得生物科技有限公司,普通培养箱3111型和三气培养箱3131型购自赛默尔菲公司。
2 方法 2.1 PC12细胞的造模及实验分组参照Kikuchi等[3]的方法建立缺氧缺糖/复氧复糖细胞模型:移除原培养基换用无糖Earle′s液,随即把培养瓶放入三气培养箱中培养4 h后,换正常培养基放入普通培养箱培养24 h。取对数期PC12细胞,随机分为7组:正常对照组、正常+黄芪甲苷组、缺氧缺糖/复氧复糖组(模型组)、DMSO组、黄芪甲苷组(AST,100 μmol·L-1)、Cli095组(3 μmol·L-1)、黄芪甲苷+Cli095组。第1组正常培养,不进行任何处理。后4组均于造模前0.5 h给药,直至培养结束。第2组在正常培养液加入100μmol·L-1的黄芪甲苷,给药方式同后4组。免疫组化检测caspase-3和NF-κB,Western blot方法检测MyD88和TLR4蛋白表达。
2.2 统计学处理应用SPSS19.0统计软件进行相关数据分析,结果用x±s表示,两组之间比较采用t检验,当资料不服从正态性采用非参数检验。
3 结果caspase-3结果:与正常组相比,正常+黄芪甲苷组没有统计学差异,而模型组阳性细胞数明显增加(P < 0.05);与模型组相比,DMSO组阳性细胞数没有明显差异(P > 0.05),但黄芪甲苷组、抑制剂组、黄芪甲苷+Cli095组阳性细胞数明显减少,差异有统计学意义(P < 0.05);与黄芪甲苷组比较,黄芪甲苷+抑制剂组阳性细胞数差异无统计学意义(P > 0.05),而Cli095组增加(P < 0.05),见Tab 1。NF-κB各组变化趋势与caspase-3相同,见Tab 2。MyD88和TLR4的结果趋势同caspase-3结果相同,见Tab 3,4。
Group | Dose/μmol·L-1 | Cell quantity |
Normal | - | 1.00±0.002 |
Normal+AST | 100 | 1.25±0.50 |
Model | - | 86.50±1.29# |
DMSO | 0.001 | 82.00±3.16# |
AST | 100 | 26.00±5.10* |
Cli095 | 3 | 50.75±4.65△ |
AST+Cli095 | 100+3 | 25.00±6.16* |
#P < 0.05 vs normal; *P < 0.05 vs model; △P < 0.05 vs AST |
Group | Dose/μmol·L-1 | Cell quantity |
Normal | - | 1.03±0.03 |
Normal+AST | 100 | 1.25±0.002 |
Model | - | 85.55±1.33# |
DMSO | 0.001 | 83.08±2.13# |
AST | 100 | 25.98±4.32* |
Cli095 | 3 | 52.15±4.36△ |
AST+Cli095 | 100+3 | 24.85±5.16* |
#P < 0.05 vs normal; *P < 0.05 vs model; △P < 0.05 vs AST |
Group | Dose/μmol·L-1 | Gray value |
Normal | - | 124.33±30.57 |
Normal+AST | 100 | 118.00±29.61 |
Model | - | 384.33±26.31# |
DMSO | 0.001 | 375.00±22.00# |
AST | 100 | 177.00±54.14* |
Cli095 | 3 | 291.33±14.98△ |
AST+Cli095 | 100+3 | 184.67±55.52* |
#P < 0.05 vs normal;*P < 0.05 vs model;△P < 0.05 vs AST |
Group | Dose/μmol·L-1 | Gray value |
Normal | - | 77.67±39.31 |
Normal+AST | 100 | 71.00±36.06 |
Model | - | 434.33±69.60# |
DMSO | 0.001 | 427.67±70.40# |
AST | 100 | 102.67±5.03* |
Cli095 | 3 | 305.33±86.58△ |
AST+Cli095 | 100+3 | 136.67±32.65* |
#P < 0.05 vs normal; *P < 0.05 vs model; △P < 0.05 vs AST |
当机体脑缺血/再灌注损伤时,TLR4受体被激活,与细胞内MyD88相结合的同时使信号由细胞外传递到细胞内[4],并且激活一系列下游反应,最终导致I-κb磷酸化而降解与MAPK家族的激活[5]。前者使NF-κB移位到细胞核内,NF-κB能使TNF-α等炎性细胞因子转录并在细胞中高度表达,大量的炎症瀑布最终导致细胞凋亡[6]。后者激活的MAPK家族使JNK等在细胞中高度表达[7],部分激活的JNK在胞质中促进细胞色素释放,激活caspase-3等引起细胞凋亡[8],综上所述,TLR4/MyD88通路机制可以导致细胞发生凋亡。
( 致谢: 本实验在河北中医学院科研中心,在高维娟老师的指导下,周晓红、张颖老师、靳晓飞师弟的帮助下完成。 )
[1] | Susanna V, Jing-Huan W, Mika R. The Drosophila Toll signaling pathway[J]. J Immunol, 2011, 186 (2): 649-56. doi:10.4049/jimmunol.1002302 |
[2] | Xiao H, Zhang J J, et al. The mechanism of astragaloside Ⅳ promoting sciatic nerve regeneration[J]. Neural Regen Res, 2013, 8 (24): 2256-65. |
[3] | Kikuchi K, Kawahara K, Biswas K K, et al. Minocycline attenuates both OGD-induced HMGB1 release and HMGB1-induced cell death in ischemic neuronal injury in PC12 cells[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2009, 385 (2): 132-6. doi:10.1016/j.bbrc.2009.04.041 |
[4] | Drouin-Ouellet J, Gibrat C, Bousquet M, et al. The role of the MYD88-dependent pathway in MPTP-induced brain dopaminergic degeneration[J]. J Neuroinflammation, 2011, 8 (44): 1-12. |
[5] | Wang C, Deng L, Hong M, et al. TAK1 is a ubiquitin-dependent kinase of MKK and IKK[J]. Nature, 2001, 412 (6844): 346-51. doi:10.1038/35085597 |
[6] | Qing W Y, Feng L L, Yu Z, et al. HMBG1 mediates ischemia-reperfusion injury by TRIF-adaptor independent Toll-like receptor 4 signaling[J]. J Cerebr Blood Flow Metab, 2011, 31 (2): 593-605. doi:10.1038/jcbfm.2010.129 |
[7] | Taro K, Shizuo A. Signaling to NF-kappaB by Toll-like receptors[J]. Trends Mol Med, 2007, 13 (11): 460-9. doi:10.1016/j.molmed.2007.09.002 |
[8] | 幸享凤, 王恬竹, 秦新月. CRMP2可通过改善神经细胞凋亡减轻缺血/再灌注大鼠神经功能缺损[J]. 中国药理学通报, 2016, 32 (4) : 548-53. Xing X F, Wang T Z, Qin X Y. CRMP2 alleviates neurological deficit by reducing neuron apoptosis in rats after cerebral ischemia/reperfusion injury[J]. Chin Pharmacol Bull, 2016, 32 (4): 548-53. |