反油酸激活NLRP3炎症小体诱导HepG2焦亡的机制

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反式脂肪酸是各类脂肪性食品在加工过程中产生的一种常见物质。越来越多的证据表明,每日摄入反式脂肪酸会导致细胞死亡,纵观国内外的研究关于其引起的细胞死亡方式仍是不同种类的反式脂肪酸引起的细胞凋亡,但是其对细胞焦亡的影响还未见报道。细胞焦亡是一种与细胞凋亡、坏死相区别的新型炎症程序化死亡途径,与其他死亡方式的差异表现在形态学特征、发生机制、作用机制等方面。NLRP3炎症小体是在机体细胞中起到一定关键作用的一类蛋白分子复合体,其活化可开启细胞的焦亡。线粒体自噬是一种特定的能使机体中受到损伤的线粒体发生降解现象的自噬方式,可以调控与线粒体有关的信号途径。通过查阅大量文献我们发现,对反式脂肪酸的摄入能引起细胞焦亡及内在机制的相关研究并未提及。本论文的研究目的是考察反油酸对细胞焦亡的影响并探讨其机制。首先,本论文研究了反油酸对Hep G2细胞NLRP3炎症小体活化及焦亡的影响。采用MTT、LDH等方法,研究反油酸对Hep G2细胞活性的影响以及对细胞膜的损伤情况。另外,通过免疫印迹方法分析与焦亡相关的蛋白NLRP3、GSDMD-N、Caspase-1指标表达的改变,使用酶联免疫方法检测炎症因子IL-1β、IL-18等指标表达的变化。然后本论文探究反油酸对Hep G2细胞线粒体功能及线粒体自噬的影响,在此研究选用细胞内活性氧、细胞线粒体膜电位、Western Blot等实验方法对线粒体功能指标ROS、JC-1,线粒体自噬蛋白PINK1、Parkin,自噬蛋白LC3Ⅰ、LC3Ⅱ、P62检测。最后本论文考究线粒体损伤与NLRP3炎症小体活化以及自噬与焦亡的关系。在实验中加入线粒体保护剂Cs A,检测LDH释放情况,采取线粒体膜电位、免疫蛋白印迹等试验,观测细胞内JC-1、ROS、GSDMDN、NLRP3、Caspase-1等指标的变化。加入自噬抑制剂CQ后,本论文检测了LC3、P62、GSDMD-N、NLRP3蛋白分子的表达,LDH释放。研究结果如下:1、反油酸可以诱导细胞焦亡和炎症小体活化。反油酸处理Hep G2细胞后与空白组相比,细胞活力极显著降低(p<0.01),LDH值极显著增加(p<0.01),证明了反油酸抑制了细胞的活性,细胞膜完整性遭到破坏。与空白组对比,细胞内NLRP3、GSDMD-N、Caspase-1的蛋白表达极显著增加(p<0.01),细胞上清液中炎症因子IL-1β、IL-18含量显著升高(p<0.05),表明反油酸可以诱导细胞焦亡和炎症小体活化。2、反油酸损伤了Hep G2细胞线粒体功能,高剂量的反油酸对线粒体自噬的发生有促进作用。本实验中采用了荧光探针DCFH-DA法对细胞内活性氧的生成情况进行分析,结果显示为ROS含量增多。线粒体膜电位(JC-1)实验结果显示出,反油酸造成了线粒体膜电位的降低。蛋白免疫印记试验检测了与线粒体通路及自噬有关的蛋白LC3、PINK1、Parkin、P62,结果显示与空白组对比LC3、PINKI、Parkin水平极显著上升(p<0.01),P62蛋白极显著下调(p<0.01),证明反油酸导致Hep G2细胞线粒体自噬增强。通过这些试验证明了反油酸对线粒体功能有所损伤并提高了线粒体自噬。3、反油酸所引起的线粒体损伤与NLRP3炎症小体活化有密不可分的关系。加入线粒体保护剂Cs A后与药物组对比线粒体的细胞膜电位回升,细胞内所发出的绿色荧光强度下降,LDH恢复,Caspase-1、GSDMD-N、NLRP3表达量显著降低(p<0.05)。结果说明Cs A预处理后,会恢复线粒体功能,线粒体功能修复后,焦亡蛋白表达下降。加入自噬抑制剂CQ,与药物组对比LDH释放增加。自噬蛋白LC3、P62,细胞焦亡指标GSDMD-N、NLRP3表达量显著增加(p<0.05),说明自噬被抑制,机体启动不了保护机制导致炎症小体活化及细胞焦亡,激活自噬对反油酸诱导的细胞焦亡具有保护作用。综上所述,反油酸会损伤线粒体、导致细胞氧化应激,从而激活炎症小体、诱导细胞焦亡。同时反油酸可激活线粒体自噬,激活自噬对反油酸诱导的细胞焦亡具有保护作用。
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