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胎盘是早孕期间母体和胎儿在低氧及低营养状态下进行物质交换的桥梁。胎盘滋养细胞从胚胎种植到胎盘形成过程中,分化产生多种细胞系,并通过侵袭以及分泌活性物质发挥作用。其中,绒毛外滋养细胞的侵袭作用是重塑血管内皮,建立母胎循环联系的关键。早孕期间的低氧和低营养通常对细胞有害,但滋养层细胞在进化上获得了适应压力的机制,这种机制依赖于自噬。越来越多的研究表明,氧化应激过程中产生的活性氧(ROS)在激活自噬过程中起着至关重要的作用。 氧化应激是细胞内自由基生成与抗氧化防御之间的失衡状态,是不良妊娠发生的关键因素。ROS是一种能氧化蛋白质、脂质和DNA的高活性小分子物质。当受到严格控制时,ROS通过调节氧化靶点的活性而发挥信号分子的作用。虽然ROS在正常妊娠中必不可少,但持续过度的ROS积累会导致抗氧化剂的消耗和减少,打破自噬的平衡,影响滋养细胞抗氧化能力从而导致滋养细胞功能障碍,引起胎盘浅着床等异常,从而参与子痫前期、胎儿宫内生长受限、流产、早产等妊娠期相关疾病的发生发展。 叉头框转录因子O家族(FoxO)的成员包括FoxO1,FoxO3,FoxO4和FoxO6,其参与转录激活抑制多个靶基因,在增殖、凋亡、自噬、炎症、氧化应激中发挥着重要作用。FoxO的活性受翻译后修饰的调节,基因表达的调控因FoxO成员和细胞类型而异。BCL2/腺病毒E1B19k Da相互作用蛋白3(BNIP3)属促凋亡蛋白,同时又参与细胞自噬。多项研究发现FoxO3a可通过调控BNIP3影响心肌细胞自噬与凋亡,而氧化应激条件下人绒毛外滋养细胞发生自噬的分子机制尚不完全明了,因此本研究主要探讨FoxO3a在滋养细胞氧化应激条件下影响自噬的可能机制,有助于寻找妊娠期相关疾病的药物治疗靶点,也为其病因学提供新思路。 目的: 探讨氧化应激对滋养细胞FoxO3a表达、自噬、凋亡以及细胞增殖活性的影响;通过特异性沉默FoxO3a,研究其在氧化应激条件下对BNIP3的调控作用以及对滋养细胞自噬和凋亡的影响。 方法: 1.实验材料 本实验选用人绒毛膜滋养层细胞(HTR-8/SVneo),该细胞系是由体外培养的正常早孕人绒毛外滋养细胞转染含“猿猴病毒40”的大T型抗体的质粒而获得的非致癌细胞。 2.实验方法 利用葡萄糖氧化酶(GOD)处理HTR-8/SVneo细胞,构建体外氧化应激模型。实验分为两步:首先用40U/L GOD处理细胞0h、12h和24h研究不同氧化应激处理时间对滋养细胞的影响。然后用FoxO3a特异性siRNA在正常条件下和氧化应激条件下分别转染HTR-8/SVneo细胞,研究沉默FoxO3a对滋养细胞的影响。本研究采用MTT检测细胞增殖活性、流式细胞术检测滋养细胞ROS含量和凋亡水平、荧光定量PCR检测FoxO3a和BNIP3的mRNA水平;Western blot检测FoxO3a、BNIP3和自噬相关蛋白LC3、Beclin1、p62的蛋白表达水平。 3.统计学方法 实验数据采用SPSS21.0软件进行统计学分析,数据均以(x)±s方式表示。两组定量资料数据采用t检验或校正t检验,多组定量资料数据采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验。以α=0.05为检验水准。 结果: 1.GOD对滋养细胞增殖活性的影响 与对照组(control组)相比,GOD处理滋养细胞12h和24h后细胞增殖活性明显下降(P<0.01),且处理24h与12h相比,增殖活性进一步下降。 2.GOD对滋养细胞内ROS水平的影响 与control组相比,GOD处理12h和24h引起细胞内ROS水平显著增加(P<0.05),但处理24h与12h相比,细胞内ROS变化不明显(P>0.05)。 3.GOD对滋养细胞凋亡的影响 与control组相比,经GOD处理12h和24h后细胞凋亡率明显增加(P<0.05),但处理24h与处理12h相比,凋亡率变化不明显(P>0.05)。 4.GOD对滋养细胞FoxO3a、p-FoxO3a表达的影响 与control组相比,GOD处理12h和24h后FoxO3a的mRNA水平显著增加(P<0.01),其蛋白质水平随处理时间延长而增加,而p-FoxO3a/FoxO3a水平随时间延长而降低(P<0.01)。 5.GOD对滋养细胞自噬的调控 与control组相比,GOD处理12h和24h后自噬相关蛋白LC3Ⅱ与LC3Ⅰ表达量的比值上调(P<0.05),Beclin1的蛋白质水平显著上调(P<0.01),p62蛋白质水平显著下降(P<0.01)。 6.沉默FoxO3a对滋养细胞中BNIP3的表达的影响 与转染阴性对照siRNA(NC siRNA)相比,在氧化应激与非氧化应激条件下,转染FoxO3a siRNA后滋养细胞FoxO3a和BNIP3的mRNA相对水平均显著降低(P<0.01),同时FoxO3a和BNIP3蛋白质水平均降低(P<0.01)。 7.沉默FoxO3a对滋养细胞自噬的影响 沉默FoxO3a后,检测到细胞中自噬相关蛋白LC3Ⅱ/LC3Ⅰ降低(P<0.01),同时p62的蛋白表达量增加(P<0.01),而Beclin1的变化不明显(P>0.05)。 8.沉默FoxO3a对滋养细胞凋亡的影响 与NC siRNA相比,非氧化应激条件下和氧化应激条件下,Fox siRNA组的细胞凋亡率均降低(P<0.01)。 结论: 葡萄糖氧化酶诱导的氧化应激条件下FoxO3a通过调控BNIP3增强滋养细胞自噬、凋亡,抑制滋养细胞的增殖活性,参与妊娠相关疾病的发生发展。