甜菜夜蛾半胱天冬酶基因的克隆及对细胞凋亡 诱导剂和病原微生物感染的表达响应

【目的】本研究旨在明确甜菜夜蛾Spodoptera exigua半胱天冬酶(caspase)在细胞凋亡诱导剂诱导和病原微生物胁迫下的表达模式,为丰富鳞翅目昆虫细胞凋亡机制研究奠定基础。【方法】利用RT-PCR技术从甜菜夜蛾3龄幼虫体内扩增两个半胱天冬酶基因(SeCasp-3和SeCasp-4)编码区的全长;利用qPCR技术分别检测两个半胱天冬酶基因在细胞凋亡诱导剂过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)(100 μmol/L)、放线菌素D(actinomycin D, ActD)(10 μg/mL)和地塞米松(dexamethasone, DEX)(50 μg/mL)诱导后甜菜夜蛾脂肪体细胞中及病原菌苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis kurstaki (Btk)(10⁸个细菌/mL)、大肠杆菌TG1菌株Escherichia coli TG1 (E. coli TG1)(10⁸个细菌/mL)、烟芽夜蛾囊泡病毒3h株(Heliothis virescens ascovirus 3h, HvAV-3h)(1.16×10¹¹个基因组拷贝/mL)和苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus, AcMNPV)(5 000 OBs/μL)感染后甜菜夜蛾3龄幼虫体内的表达模式。【结果】SeCasp-3(GenBank登录号: MW183334)的编码区长942 bp,共编码313个氨基酸;SeCasp-4(GenBank登录号: MW183335)的编码区长843 bp,共编码280个氨基酸。SeCasp-3和SeCasp-4的假定蛋白序列与家蚕Bombyx mori Dronc的氨基酸序列一致性分别为45.54％和58.46％,且SeCasp-3和SeCasp-4之间具有较高的同源性。SeCasp-3和SeCasp-4在不同化学物质诱导下的甜菜夜蛾脂肪体细胞中的表达模式存在明显差异,在100 μmol/L H₂O₂和10 μg/mL ActD处理后24和48 h,脂肪体细胞中SeCasp-3和SeCasp-4的相对表达量均显著升高;50 μg/mL DEX处理后24和48 h,SeCasp-3的相对表达量未见显著变化,但SeCasp-4的相对表达量升高了数千倍。在不同病原微生物感染后的甜菜夜蛾3龄幼虫体内,SeCasp-3和SeCasp-4的表达模式基本相同。一般线性模型的分析结果表明,Btk和E. coli TG1的感染不造成SeCasp-3和SeCasp-4相对表达量的显著变化,而HvAV-3h和AcMNPV的感染则显著抑制了这两个基因的表达。【结论】本研究鉴定了两个甜菜夜蛾半胱天冬酶基因,并分析了其对细胞凋亡诱导剂和病原微生物感染的表达响应,为进一步探究半胱天冬酶功能和昆虫细胞凋亡过程提供了重要的理论基础。     

氧死亡:一种新型调节性细胞死亡

氧死亡(oxeiptosis)是2018年提出的一种新的调节性细胞死亡方式(regulated cell death, RCD)。其特点是活性氧诱导的Caspase非依赖性的凋亡样细胞死亡。它有自身独特的损伤诱因(活性氧)、关键基因与通路(KEAP1-PGAM5-AIFM1),不同于坏死、细胞凋亡、坏死性凋亡、焦亡、铁死亡等其他的细胞死亡方式。本文就从氧死亡的历史、特点、主要通路、鉴别等方面作一综述。     

鱼类和哺乳类Bcl-2家族蛋白的研究进展

细胞凋亡, 即细胞程序性死亡, 在多细胞生物的发育和稳态调控过程中发挥关键作用。Bcl-2家族蛋白是凋亡过程中的主要调控因子, 关于Bcl-2家族蛋白在凋亡过程中的功能及其作用机制一直是研究的热点。已有研究显示Bcl-2家族蛋白不仅作用于线粒体引发凋亡, 并且参与了包括对细胞内质网Ca2+的调控、DNA损伤的修复及与自噬的相互作用等多种反应, 从多方面对细胞的生存状态进行调控。Bcl-2家族蛋白保守存在于脊椎动物和无脊椎动物中, 其功能在进化中存在异同。文章以高等脊椎动物(哺乳动物)和低等脊椎动物(硬骨鱼类)为代表, 总结了近年来Bcl-2家族蛋白在调控宿主凋亡与自噬、DNA损伤及新陈代谢等方面取得的最新进展。该研究为深入了解鱼类和哺乳类Bcl-2家族蛋白的功能和作用机制提供了重要参考。     

左旋卡尼汀对脂多糖诱导小鼠肺微血管内皮细胞自噬和凋亡的影响*

目的:探讨左旋卡尼汀(LC)对脂多糖(LPS)损伤的小鼠肺微血管内皮细胞(PMVECs)的保护作用及自噬、凋亡的影响。方法:采用体外培养的小鼠PMVECs,分为对照组(Control组)、LPS组(10 μg/ ml,3、6、12、24 h)、LPS(10 μg/ ml,24 h)+LC(终浓度为2.5、5、10 μg/ml)(LC组)。Annexin V-FITC/PI双标记法检测细胞凋亡,细胞免疫荧光染色法检测自噬小体,Western blot法检测自噬相关蛋白LC3及凋亡蛋白Caspase-3的含量,CCK-8法检测细胞活力。结果:① 与Control组比较,LPS 6 h、12 h、24 h组PMVECs细胞活力显著受到抑制,细胞凋亡率、自噬蛋白LC3Ⅱ表达显著增高(P均＜0.01),LC3蛋白阳性表达。②与LPS 24 h组比较,各浓度LC组PMVECs细胞活力显著提高、自噬蛋白LC3II表达水平显著升高(P均＜0.01),而PMVECs凋亡率和凋亡蛋白Caspase-3表达水平均明显降低 (P＜0.05)。结论:LC具有提高LPS刺激的小鼠PMVECs活性、促进PMVECs自噬、抑制凋亡的作用。     

黄芪汤对延缓C离子辐射致大鼠肾组织细胞凋亡的影响及相关机制

目的: 探讨黄芪汤抑制¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠肾组织细胞凋亡的分子保护机制。方法: 50只SPF级Wistar大鼠随机分为正常对照组,单纯辐射模型组,黄芪汤(高、中、低剂量)组。正常对照组和单纯辐射模型组给予等体积生理盐水灌胃10 ml/(kg·d),黄芪汤治疗组分别灌胃给予黄芪汤18、9、4.5 g/(kg·d),连续给药2周。7 d后除正常对照组外,其余各组大鼠脑组织给予4Gy ¹²C⁶⁺离子束单次照射,辐射后第7日处死各组大鼠。HE染色法观察大鼠肾脏的病理形态变化,ELISA法检测大鼠血清IL-6的含量,实时荧光定量PCR法测定大鼠肾脏Bcl-2、Bax和Caspase-3的基因表达,免疫组化法检测大鼠肾脏Bcl-2、Bax、Caspase-3和NF-κB的蛋白表达。结果: 与正常对照组比较,单纯辐射模型组体重和肾脏指数均显著降低,血清IL-6的含量显著升高,肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著降低,Bax和Caspase-3的基因表达和蛋白表达均显著升高,NF-κB的蛋白表达也显著升高(P＜ 0.01),单纯辐射组肾小球系膜细胞明显增生,肾小管间质血管明显扩张充血,肾小管管腔狭窄、不规则。与单纯辐射模型组相比,黄芪汤高剂量组体重和肾脏指数均明显升高,黄芪汤各干预组肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著升高(P＜0.05或P＜0.01);而黄芪汤中、高剂量组Bax和Caspase-3的蛋白表达均显著降低,各干预组血清IL-6的含量显著降低,肾脏Bax和Caspase-3的基因表达均显著降低,肾脏NF-κB的蛋白表达显著下降(P＜0.05或P＜0.01),黄芪汤高剂量组可见肾小球系膜细胞增生情况明显改善,肾小管轮廓清晰。结论: 黄芪汤对¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠的肾损伤具有一定的防护作用,其作用机制可能与调控Bcl-2/NF-κB信号通路有关。     

柚皮苷通过P2X7受体减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120导致大鼠神经功能损害的的作用及机制

人类免疫缺陷病毒-1(Human immunodeficiency virus-1,HIV-1)包膜糖蛋白gp120能够引起大鼠出现学习记忆障碍的行为学改变并增加海马中P2X7受体的表达;柚皮苷对gp120引起的行为学改变及P2X7表达增多具有改善作用。为了研究柚皮苷通过减少P2X7受体表达减轻gp120导致大鼠神经功能损害的作用及机制,本实验选择SD大鼠并分为假手术操作的对照组、脑室注射gp120的gp120组、脑室注射gp120及不同剂量柚皮苷灌胃的柚皮苷组、脑室注射BzATP的BzATP组、脑室注射gp120、BzATP及90mg/kg柚皮苷灌胃的90mg/kg/d柚皮苷+BzATP组。Morris水迷宫检测逃避潜伏期及错误次数,TUNEL法检测海马中细胞凋亡率,Elisa法检测海马中肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)的含量,Western blot检测海马中P2X7受体的表达。结果显示:与对照组比较,gp120组大鼠的逃避潜伏期延长,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平增加(P<0.05);与gp120组比较,不同剂量柚皮苷组大鼠的逃避潜伏期缩短,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平减少(P<0.05);与90mg/kg/d柚皮苷组比较,90mg/kg/d柚皮苷+BzATP组大鼠的逃避潜伏期延长,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平增加(P<0.05)。本研究的结果表明柚皮苷减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120诱导的神经功能损害,这一作用与抑制海马组织中P2X7受体表达并减轻炎症反应及细胞凋亡有关。创新在于首次阐明了柚皮苷减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120诱导神经功能损害的分子机制。在gp120引起大鼠行为学改变及海马组织中细胞凋亡、炎症反应激活的过程中,柚皮苷通过抑制P2X7受体的表达来改善行为学改变、抑制细胞凋亡及炎症反应的激活。     

内质网应激在乙型脑炎病毒诱导神经元细胞凋亡中的作用及机制研究

内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)的激活与创伤、缺血再灌注等病理刺激引起的神经元凋亡有关,流行性乙型脑炎病毒(JEV)感染能够促进神经元凋亡、激活ERS,但ERS在JEV诱导神经元细胞凋亡中的作用尚不清楚.为了研究ERS在JEV诱导神经元细胞凋亡中的作用及机制,本研究以神经细胞株SH-SY5Y为对象,感染JEV并加用ERS激动剂、ERS抑制剂或转染阴性对照(NC) siRNA、蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)siRNA,检测细胞存活率、凋亡率、ERS蛋白PERK、肌醇必需酶-1α(IRE1α)、活化转录因子6(ATF6)及凋亡蛋白C/EBP同源蛋白(CHOP)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶12(Caspase-12)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)的表达.结果 显示:JEV组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平高于对照组,存活率低于对照组(P＜0.05),IRE1α、ATF6的表达水平与对照组比较无显著差异(P＞0.05).与JEV组比较,激动剂组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平显著增加,存活率显著降低(P＜0.05);抑制剂组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平显著降低,存活率显著增加(P＜0.05);与si-NC+JEV组比较,si-PERK+JEV组SH-SY5Y细胞的凋亡率及PERK、CHOP、Caspase-12、Bax的表达水平P显著降低,存活率显著增加(P＜0.05).以上结果表明ERS的PERK通路激活与JEV诱导神经元凋亡有关.     

小檗碱通过JNK通路调控柯萨奇病毒B3感染心肌细胞凋亡的作用

小檗碱是具有细胞保护作用的生物碱,能够在柯萨奇病毒B3(CVB3)感染引起的病毒性心肌炎小鼠中发挥心肌保护作用,但具体的机制未阐明。在内皮细胞中,小檗碱通过c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路抑制细胞凋亡,因此本研究将分析小檗碱通过JNK通路调控CVB3感染心肌细胞凋亡的作用。H9c2心肌细胞分为对照组(不含药物的DMEM处理)、模型组(含CVB3的DMEM处理)、小檗碱组(含CVB3及小檗碱的DMEM处理)、小檗碱+JNK质粒组(含CVB3、小檗碱、JNK质粒的DMEM处理),检测细胞凋亡率、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax、bcl-2的表达量。结果显示,模型组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量高于对照组,bcl-2的表达量低于对照组(P<0.05);小檗碱组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量低于模型组,bcl-2的表达量高于模型组(P<0.05);小檗碱+JNK质粒组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量高于小檗碱组,bcl-2的表达量低于小檗碱组(P<0.05)。以上结果表明小檗碱对CVB3感染心肌细胞的凋亡具有抑制作用,抑制JNK通路是介导这一作用可能的分子机制。     

芍药苷对巨细胞病毒感染小鼠脑组织损伤及海马神经元细胞凋亡的影响

海马组织在学习、记忆中发挥着重要作用,而且海马组织对巨细胞病毒(Cytomegalovirus,CMV)感染非常敏感,会使海马组织中的神经元大量丢失,神经元细胞发生凋亡.芍药苷可以减轻小鼠炎性脑损伤,其可能与提高机体抗氧化能力、清除体内自由基有关,但是芍药苷在CMV感染小鼠中研究甚少.为探讨芍药苷对CMV感染小鼠脑组织损伤及海马神经元细胞凋亡的影响,本研究将新生昆明小鼠随机分为4组:对照组、小鼠巨细胞病毒组(MCMV组)、芍药苷低剂量组(Pae-L组)和芍药苷高剂量组(Pae-H组),后三组通过腹腔注射MCMV病毒悬液建立模型,之后对照组和MCMV组经腹腔注射生理盐水,Pae-L组经腹腔注射10 mg/kg芍药苷,Pae-H组经腹腔注射30 mg/kg芍药苷;荧光定量PCR检测各组小鼠脑组织中MCMV-DNA载量的变化;Morris水迷宫检测各组小鼠学习记忆功能指标的变化;蛋白质免疫印迹(Western Blot)检测各组小鼠脑组织中MMP-9的表达变化;NeuN免疫染色检测各组小鼠海马组织中NeuN阳性细胞的变化;TUNEL染色检测各组小鼠海马组织中神经元细胞凋亡的变化;Western Blot检测各组小鼠海马组织中Bax、Bcl-2蛋白表达的变化.结果显示,与对照组比较,MCMV组小鼠的逃避潜伏期明显增加,穿越平台次数明显减少,脑组织中MMP-9蛋白表达水平显著上调,海马组织中NeuN阳性细胞数目显著减少,海马组织中神经元细胞凋亡指数显著增加,海马组织中Bax蛋白表达水平显著上调,Bcl-2蛋白表达水平显著下调;与MCMV组比较,Pae-L组和Pae-H组小鼠脑组织中MCMV-DNA载量减少,逃避潜伏期减少,穿越平台次数增加,脑组织中MMP-9蛋白表达水平下调,海马组织中NeuN阳性细胞数目增加,海马组织中神经元细胞凋亡指数减少,海马组织中Bax蛋白表达水平下调,Bcl-2蛋白表达水平明显上调.本研究提示,芍药苷能够改善MCMV感染引起的脑损伤,减轻海马组织中神经元细胞的凋亡.     

基于对JNK信号通路的调控探讨齐墩果酸对食管癌细胞凋亡的影响

摘要 目的：本研究通过对JNK信号通路的调控来探讨齐墩果酸( oleanolic acid,OA) 对食管癌细胞凋亡的影响。方法：对食管癌细胞EC109进行培养,以MTT法分析不同浓度齐墩果酸对食管癌细胞EC109的生长抑制作用,采用流式细胞术考察齐墩果酸对EC109细胞凋亡的影响,以Western blot实验检测JNK通路蛋白的表达情况。结果：不同浓度齐墩果酸作用Eca109细胞48 h后,均有显著的抑制作用（P<0.05）,且随着齐墩果酸浓度的增加,对Eca109的抑制作用逐渐增强。与对照组相比,各浓度OA组的Eca109细胞的凋亡率分别为8.03±0.34 %,12.82±0.28 %,19.34±0.79 %和32.21±0.81 %,均显著增加（P<0.05）,且随着OA浓度的增加,细胞凋亡率显著升高。与对照组相比,不同浓度OA组的P-JNK、Bak、Bax表达量均显著升高（P<0.05）,Bcl-2表达量显著降低（P<0.05）,JNK表达量无显著差异（P>0.05）,对OA组(1.2 mmol/L)相比,OA组(2.4 mmol/L) Bak、Bax表达量均显著升高（P<0.05）,Bcl-2表达量显著降低（P<0.05）,P-JNK、JNK表达量无显著差异（P>0.05）。结论：齐墩果酸能通过对JNK信号通路的调控促进食管癌细胞的凋亡,且随着浓度的增强,细胞凋亡率显著升高。