家蚕翅原基细胞的凋亡和自噬分析

【目的】家蚕Bombyx mori翅原基在生长分化过程中伴随着造血器官和翅囊等组织的消失。本研究旨在分析家蚕翅原基生长分化过程中是否存在细胞凋亡和细胞自噬。【方法】制作蛹期0 d翅原基石蜡切片,利用TUNEL法检测细胞凋亡情况;提取5龄第3天、5龄第6天、上簇第1天、预蛹期、蛹期0 d及蛹期第3天的翅原基总RNA,反转录成c DNA,利用定量PCR检测凋亡和自噬相关基因的表达水平;检测了细胞凋亡相关的Caspase 3和细胞自噬相关的酸性磷酸酶活性。【结果】TUNEL染色发现蛹期0 d的翅原基出现部分细胞凋亡现象;细胞凋亡相关基因Caspase 3和Nc主要在5龄幼虫期有高水平表达,细胞凋亡抑制因子IAP主要在幼虫末期有较高水平的表达;Caspase 3酶活性在上簇第1天出现峰值;细胞自噬相关基因Atg5,Atg6,Atg8和Atg12主要在幼虫末期有较高水平的表达;酸性磷酸酶活性也主要在幼虫末期较高。【结论】在幼虫期可能存在细胞凋亡,抑制了翅原基细胞的增殖,进而阻止了翅原基的生长分化;在幼虫末期可能同时存在细胞凋亡和自噬,促进翅囊等的退化,同时阻止了翅原基细胞的增殖,推动了翅原基向蛹翅的发育。     

家蚕幼虫-蛹变态期前胸腺和脂肪体细胞解离和程序性细胞死亡的比较分析

【目的】检测家蚕Bombyx mori变态期前胸腺细胞的解离、自噬与凋亡,并与脂肪体的进行对比,从而解析昆虫幼虫-蛹变态期过程中不同组织重塑的异同。【方法】以家蚕5龄期、游走期、预蛹期和蛹期前胸腺和脂肪体组织为材料,在光学显微镜下观察前胸腺和脂肪体细胞解离情况;分别利用Lyso-Tracker和TUNEL染色,在荧光共聚焦显微镜下观察细胞自噬和细胞凋亡的发生情况;利用qRT-PCR检测家蚕前胸腺中自噬发生标志基因Atg8的表达水平;利用透射电镜观察前胸腺和脂肪体细胞自噬小体和前胸腺线粒体;利用Caspase3酶活性检测试剂盒测定Caspase3酶活性;利用qRT-PCR检测前胸腺中蜕皮酮(ecdysone)合成相关基因Spo,Phm,Dib和Sad的表达水平;利用酶免疫试验(enzyme-immunoassay, EIA)测定前胸腺中蜕皮酮的含量,进而检测合成蜕皮酮的活力。【结果】在家蚕幼虫到蛹的变态发育过程中,在化蛹第1天家蚕前胸腺和脂肪体细胞中同时开始出现细胞解离;脂肪体细胞自噬和凋亡分别在游走期和预蛹第1天开始出现并逐渐增强;而前胸腺一直到化蛹第2天都没有发生明显的细胞自噬和凋亡;此外,前胸腺中线粒体的形态变化和蜕皮酮合成相关基因的转录水平均与对应时期前胸腺合成蜕皮酮的活力一致。【结论】在变态发育时家蚕不同组织消亡发生的时间不同,虽然前胸腺和脂肪体在化蛹第1天同时出现细胞解离,但是前胸腺直到化蛹第2天都不发生细胞自噬和凋亡,可能与其持续合成蜕皮酮的功能有关。本研究为昆虫幼虫-蛹变态发育时期组织消亡的深入研究提供了理论依据与工作基础。     

果蝇变态过程中的细胞凋亡和细胞自噬

程序化细胞死亡(programmed cell death,PCD)分为I型PCD细胞凋亡(apoptosis)和II型PCD细胞自噬(autophagy)。果蝇等完全变态昆虫有2种类型的器官:即细胞内分裂器官(如脂肪体、表皮、唾液腺、中肠、马氏管等)和有丝分裂器官(复眼、翅膀、足、神经系统等)。在昆虫变态过程中,细胞内分裂器官进行器官重建,幼虫器官大量发生细胞凋亡和细胞自噬到最后完全消亡,同时成虫器官由干细胞从新生成;而有丝分裂器官则由幼虫器官直接发育为成虫器官。在果蝇等昆虫的变态过程中,细胞凋亡和细胞自噬在幼虫器官的死亡和成虫器官的生成中发挥了非常重要的作用。文章简要介绍细胞凋亡和细胞自噬在果蝇变态过程中的生理功能和分子调控机制。     

DNA甲基化通过调控细胞自噬影响家蚕翅的发育

[目的]本研究旨在探索DNA甲基化是否通过调控细胞自噬进而影响家蚕Bombyx mori翅的发育.[方法]分别用1和2 μg DNA甲基化特异性抑制剂5-aza-dC处理家蚕卵巢Bm12细胞和家蚕预蛹,荧光显微镜下观察Bm12细胞的数量,利用dot blot检测Bm12细胞中DNA甲基化水平,利用溶酶体染色检测细胞自噬...     

家蚕凋亡相关基因研究进展

细胞凋亡指细胞受基因调控的自主的细胞死亡过程,是细胞为维持内环境稳态的一种手段。家蚕Bombyx mori是重要的鳞翅目模式昆虫,对其细胞凋亡机制的研究具有代表性。家蚕细胞凋亡不仅参与了整个变态发育过程,而且在家蚕天然免疫反应中扮演着重要角色。在家蚕卵-幼虫-蛹-成虫各阶段通过凋亡基因的调控促进组织退化及冗余细胞的清除,并且在家蚕抗家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)过程中,细胞凋亡的发生对Bm NPV增殖的抑制也有着重要作用。本文就近年来家蚕细胞凋亡诱导因素、细胞凋亡相关基因的研究现状及通路和细胞凋亡对家蚕发育影响的研究进展进行综述,为解决目前家蚕细胞凋亡机制研究不足、内质网通路涉猎少、各通路间联系不清晰等问题,以及深入研究家蚕细胞凋亡并解析家蚕变态发育机制和天然免疫反应提供参考。     

雷帕霉素对二种鳞翅目昆虫细胞自噬和凋亡的影响

以2种鳞翅目昆虫细胞为材料,采用雷帕霉素进行处理,初步研究自噬作用与昆虫细胞凋亡的关系。结果表明:雷帕霉素能够提高家蚕细胞系BMN-e细胞的自噬水平,并能诱导BMN-e细胞发生凋亡;自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤能抑制雷帕霉素诱导的BMN-e细胞凋亡。相反,雷帕霉素虽能诱导斜纹夜蛾细胞系SL-HP细胞的自噬水平提高,但不能诱导斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)细胞发生凋亡;雷帕霉素的预处理能抑制放线菌素D诱导的斜纹夜蛾细胞系SL-HP细胞发生凋亡;自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤对放线菌素D诱导的细胞凋亡没有影响。因此家蚕Bombyx mori细胞自噬水平的提高与细胞凋亡具有正相关性,而斜纹夜蛾细胞自噬水平的提高与细胞凋亡不相关,相反还对细胞凋亡的诱导具有一定的抑制作用。     

昆虫变态发育过程中的细胞自噬和凋亡

在昆虫变态期,幼虫组织发生退化或消亡,原因在于蜕皮甾醇激素（ecdysteroid）,即通常所说的蜕皮激素,诱导这些组织的细胞发生了自噬(autophagy)和凋亡(apoptosis)的程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)。一般情况下,自噬途径构成一种饥饿应激适应性以避免细胞的死亡,表现为低水平Cvt泡(Cvt vesicle)和自噬体(autophagosome)对部分胞质溶胶、蛋白聚集体和细胞器的吞噬和降解。昆虫进入变态发育时,由于蜕皮激素的激活,由遗传级联系统调控的PCD机制被启动,低水平的常态自噬转入高水平的自噬并同时诱发凋亡,细胞进入不可逆的死亡,导致幼虫组织在变态期退化或消亡。对果蝇Drosophila变态期PCD机制中最重要的发现是:（1）在自噬发生的PI3KⅠ- Tor 和 PI3KⅢ的分子通路中,由自噬相关蛋白Atg1引发的高水平自噬能够诱导凋亡;（2）蜕皮激素诱导表达的βFTZ-F1,E93,BR-C,E74A等转录因子不但激活凋亡的Caspases通路,还能诱导自噬的发生。     

蜕皮激素对家蚕脂肪体中BmATG8蛋白亚细胞定位与细胞核皱缩的调控

【目的】昆虫脂肪体是物质合成代谢、先天免疫的重要器官。ATG8蛋白的亚细胞定位是细胞自噬的主要指标之一,细胞核皱缩是细胞凋亡的形态标记之一,目前家蚕 Bombyx mori 中尚未在蜕皮和变态发育进程中对BmATG8蛋白的细胞生物学变化进行观察。本研究旨在同时检测家蚕脂肪体细胞中BmATG8蛋白亚细胞定位和细胞核皱缩的时空变化,研究蜕皮激素(20E)信号对两者的调控作用。【方法】利用免疫荧光和Hoechst染色方法,分别在家蚕幼虫4龄第2天至预蛹第2天、5龄第2天幼虫注射20E (10 μg/头)后以及对游走期幼虫脂肪体中20E受体基因 usp 进行RNAi后,检测家蚕脂肪体中BmATG8蛋白定位和细胞核形态变化。【结果】在家蚕幼虫蜕皮和幼虫-蛹变态发育时期,BmATG8蛋白高水平存在于脂肪体细胞中,同时细胞核发生皱缩。在正常摄食时期,20E处理(10 μg/头)能够诱导细胞中大量出现BmATG8蛋白且存在于细胞质中并诱导细胞核皱缩。对 usp 基因进行RNAi后,脂肪体细胞内的BmATG8蛋白显著减少,同时细胞核皱缩减弱。【结论】家蚕BmATG8蛋白不仅在幼虫-蛹变态时期细胞质中大量存在,而且在幼虫蜕皮时期也大量表达,与细胞核的皱缩同时出现,BmATG8蛋白在细胞质中的定位与细胞核皱缩两者均受到 20E信号通路的调控。本研究为BmATG8蛋白功能及其调控机制的深入研究提供了重要的科学依据。     

微管相关抗癌药物诱导胃癌细胞自噬性细胞死亡的研究

目的:探讨对微管相关抗癌药物诱导凋亡不敏感的胃癌细胞是否发生非凋亡形式的细胞死亡,并进一步明确自噬和自噬性细胞死亡的存在。方法:Annexin V／PI双染用流式细胞仪和MTT法分别检测紫杉醇、长春新碱诱导SGC-7901及BGC-823细胞的凋亡率和总死亡率,死细胞DAPI染色荧光显微镜检测非凋亡性细胞死亡,吖啶橙染色流式细胞仪和荧光显微镜分别定量、定性检测自噬和自噬性细胞死亡的存在。结果:紫杉醇和长春新碱可以诱导凋亡不敏感胃癌细胞BGC-823出现非凋亡性细胞死亡,处理BGC-823细胞早期(24h内)即可出现明显的细胞自噬性变化,紫杉醇诱导的自噬高峰期出现在药物作用3h-6h,长春新碱诱导的自噬高峰期出现在药物作用24h,自噬性细胞死亡存在并可能是药物诱导的非凋亡性细胞死亡的主要形式。结论:微管相关抗癌药物紫杉醇和长春新碱可以诱导凋亡不敏感胃癌细胞BGC-823自噬及自噬性细胞死亡,可能为提高胃癌的化疗敏感性提供新的思路。     

Bmttv在家蚕翅发育过程中的功能分析

【目的】探析家蚕Bombyx mori糖基转移酶基因Bmttv在家蚕翅发育过程中的功能。【方法】通过RACE克隆家蚕Bmttv的CDS全长序列并进行生物信息学分析；使用qRT-PCR检测Bmttv在家蚕不同发育阶段(5龄幼虫、游走期幼虫、预蛹、蛹和成虫)和5龄幼虫不同组织(表皮、翅原基、精巢、马氏管、气管、丝腺、头、血淋巴、脂肪体和中肠)中的表达量；构建过表达载体，瞬时转染BmE细胞，通过免疫荧光对BmTTV进行亚细胞定位，利用qRT-PCR检测家蚕翅发育关键基因BmHippo,Bmwg,BmDpp,Bmsotv和BmHh的表达量。【结果】成功克隆到家蚕Bmttv的CDS全长序列，长2 228 bp; BmTTV蛋白具有两个特殊结构域，均与硫酸肝素聚糖(heparan sulfate proteoglycans, HSPGs)的合成相关，与黑腹果蝇Drosophila melanogaster和智人Homo sapiens TTV的氨基酸序列一致性达45%左右，与鳞翅目昆虫TTV的亲缘关系更近。Bmttv主要在家蚕蛹期开始高量表达，在5龄幼虫中肠、精巢和翅原基中高量表达。BmTTV主要...     

细胞自噬与肿瘤

自噬是广泛存在于真核细胞内的一种细胞分解自身构成成分的生命现象.细胞内的双层膜结构与溶酶体结合后其内包裹的受损、变形或衰老细胞器蛋白质等被水解酶类降解.细胞自噬具有多种生理功能,生命体借此维持蛋白质代谢平衡及细胞环境稳定,这一过程在细胞清除废物、结构重建、生长发育调节中发挥重要作用. 细胞自噬也与肿瘤的存活和死亡等过程密切相关. 近年来对细胞自噬的研究有了较大的深入,本文主要对自噬体的形态和发生过程及其分子机制、信号调节通路、自噬研究的检测方法,以及自噬与细胞凋亡和肿瘤发生的关系等方面进行概述,以期较全面地了解细胞自噬作用和最新研究动态.     

磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)参与了曲格列酮诱导的HeLa细胞自噬和凋亡

【目的】明确磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)在细胞自噬和凋亡中的作用。【方法】利用电镜、荧光显微镜、蛋白免疫杂交、siRNA干扰、流式细胞计数、MTS细胞活性检测等对曲格列酮(troglitazone,TZ)处理的HeLa细胞自噬和凋亡情况进行了检测。【结果】不同检测方法均表明TZ增加了HeLa细胞的自噬,这种自噬的发生伴随着AMPK的磷酸化的降低;抑制AMPK增加基础细胞自噬,而阻断了TZ引起的自噬标记物LC3-II的增加,同时也减少了TZ引起的凋亡分子PARP的切割;用自噬抑制剂3-MA和干扰细胞自噬基因,不仅PARP的切割明显地受到抑制,而且也部分阻断了TZ引起的细胞活性丧失。【结论】AMPK直接参与了TZ引起的HeLa细胞自噬过程,这种自噬发生促进了其诱导的细胞凋亡。     

昆虫细胞程序性死亡的研究进展

在昆虫发育和抵抗病原微生物的入侵过程中,细胞凋亡与自噬性死亡现象十分常见。昆虫细胞凋亡的研究已经取得了许多的成果,但是有关细胞自噬程序性死亡的研究还正在深入。昆虫细胞凋亡的信号通路至少有3条：一条类似于线虫细胞的凋亡信号通路,另一条类似于哺乳动物细胞的凋亡信号通路, 还有一条不依赖于胱天蛋白酶的凋亡信号通路。在昆虫的多种组织细胞中,细胞凋亡与自噬程序性死亡在信号通路上存在互串(cross talking),可以相互促进、抑制或替代。了解昆虫细胞程序性死亡对防治害虫具有一定的意义。     

家蚕BmChd64基因的克隆与表达定位分析

Chd64是含有钙结合蛋白同源（Calponin homology,CH）结构域的蛋白,在果蝇蜕皮激素与保幼激素信号通路中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx mori为研究对象,利用PCR克隆了与果蝇Drosophila melanogaster DmChd64同源的BmChd64基因,与表达载体pET-28a连接后,成功获得体外原核表达的BmChd64蛋白,并对其进行了亚细胞定位分析。家蚕BmChd64基因开放阅读框（ORF）的序列为567 bp,编码188个氨基酸,预测分子量大小为20.9 kDa,理论等电点为8.41,编码的蛋白在第27~130个氨基酸处存在CH结构域。同源性比对与进化分析显示,BmChd64与赤拟谷盗Tribolium castaneum和果蝇的Chd亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示,BmChd64在家蚕5龄游走期的不同组织中均有表达,且在翅原基中的表达趋势与家蚕体内蜕皮激素（20-hydroxyecdysone,20E）滴度变化规律一致。亚细胞定位结果显示,BmChd64在细胞核与细胞质中均有分布,细胞核内荧光信号较强,且在细胞核外围较弱,推测细胞质中BmChd64也可入核,最终定位在细胞核中。研究结果表明BmChd64可能主要通过20E信号通路调控翅原基等的变态发育,这为进一步完善20E调控昆虫变态发育的分子机制提供了实验基础。     

hnRNPA1基因在家蚕翅原基组织中的表达与定位分析

核不均一蛋白A1(hnRNPA1)是一个重要的RNA结合蛋白。本研究旨在获得家蚕hnRNPA1基因的cDNA,并对其在家蚕翅原基组织进行表达和定位分析。以家蚕幼虫期翅原基mRNA为模板通过反转录克隆家蚕BmhnRNPA1基因的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析。构建pET32a-BmhnRNPA1蛋白表达载体,表达且纯化得到BmhnRNPA1重组蛋白,并制备该蛋白多克隆抗体,通过实时荧光定量RT-PCR、Western blot和免疫组化方法检测BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹翅原基组织中的表达与定位。克隆得到了家蚕hnRNPA1基因的全长cDNA片段,其开放阅读框(ORF)序列为951 bp,编码316个氨基酸,预测分子量为34.98 kDa,等电点为5.15。编码蛋白在第18～90个氨基酸和109～181个氨基酸处为保守的RRM结构域。系统进化分析显示,家蚕hnRNPA1与小菜蛾hnRNPA1的亲缘关系最近。QRT-PCR结果显示,BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹期的翅原基组织中均有表达,且在蛹期第3天的表达量达到峰值。Western blot进一步证实了实验结果。免疫组化分析结果显示,该蛋白存在于翅原基组织中,并定位于细胞核内。家蚕BmhRNPA1具有两个RNA结合结构域,属于hnRNPs家族,定位于细胞核内,表明其可能参与mRNA的选择性剪接作用。本研究结果为进一步探索该基因的功能提供了基础。     

意大利蜜蜂胚后发育过程中中肠上皮组织细胞的更替

中肠是昆虫消化、 吸收营养物质的主要部位。本研究通过形态解剖、 BrdU免疫组织化学和原位末端转移酶标记(TUNEL)细胞凋亡检测等技术, 对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica中肠胚后发育过程中细胞的增殖和凋亡模式进行了比较研究。结果表明：意大利蜜蜂幼虫发育早期, 中肠的增加主要来自于上皮细胞的分裂以及再生细胞的增殖。在变态发育期间, 中肠上皮经历了广泛的重组, 由再生细胞重新形成的蛹上皮替代了幼虫上皮。再生细胞在蜜蜂中肠的整个发育阶段始终存在, 为中肠的生长和更替提供了主要的细胞来源。本研究为昆虫组织细胞自噬和凋亡机制的研究提供一定的证据。     

整联蛋白在家蚕翅发育中的作用研究

昆虫翅在昆虫生命活动中起着十分重要的作用,将昆虫的活动范围从平面扩大到立体,使其在躲避敌害、觅食和繁衍等方面增强了竞争优势。对家蚕翅突变表型的研究能够分析翅发育过程中基因调控的分子机制。本研究以家蚕泡状翅突变体w13为材料,分析了整联蛋白在翅原基中的表达和分布。qRT-PCR结果显示,整联蛋白基因家族在野生型和w13突变型翅原基中有着显著的差异表达。对其中差异表达的整联蛋白基因Bmintegrinβ3进行克隆、原核表达并制备了多克隆抗体。免疫组化分析结果显示,整联蛋白Bm INTEGRINβ3在w13突变型翅原基中的表达量极低。在c108野生型中Bm INTEGRINβ3呈微丝状,将翅的背腹侧表皮联系在一起,但在w13突变型中未检测到该蛋白。推测Bm INTEGRINβ3的下降或缺失可能是导致翅背腹表皮间的维系不紧密并形成泡状翅的原因之一。本研究为解释整联蛋白在昆虫翅发育中的功能作用提供了线索。     

ASPP2以p53非依赖形式促进自噬引起Hep3B细胞凋亡

p53凋亡刺激蛋白2（apoptosis stimulating protein 2 of p53, ASPP2）能特异性地与p53蛋白结合并增强其促凋亡的功能,进而发挥抗肿瘤作用. 本室前期研究发现,ASPP2可以通过p53-DRAM自噬途径诱导细胞凋亡. 在本研究中,利用ASPP2 腺病毒感染Hep3B细胞(p53缺陷型肝癌细胞系)并用甲基磺酸(MMS)处理后; Calcein AM/PI和M30染色检测细胞凋亡;GFP-LC3质粒转染细胞后检测自噬; 荧光定量PCR和免疫印迹检测自噬基因表达. 结果表明,ASPP2在p53缺陷的Hep3B细胞内可诱导发生凋亡;在MMS存在和缺失条件下, Adr-ASPP2均引起自噬体水平升高及自噬基因的表达增 加,且MMS协同Adr-ASPP2能使自噬水平增加; 进一步用VPS34 siRNA和DRAM siRNA抑 制自噬发现,细胞凋亡水平下降, 说明由Adr-ASPP2诱发经损伤相关自噬调节蛋白（ DRAM）介导的自噬参与了肝癌细胞系凋亡的发生. 综上结果表明,ASPP2可以通过非p53依赖的DRAM介导自噬,并促进肝癌细胞凋亡. 该研究可为肝癌的基因治疗提供新的思路.     

低氧对血清剥夺后山羊颞下颌关节盘细胞凋亡和自噬的影响

该研究体外分离山羊颞下颌关节盘(temporomandibular joint disc,TMJ disc)细胞并培养至p2代。通过HE(Hematoxylin-Eosin)染色、Hoechst 33258和丹磺酰戊二胺(dansylcadaverine,MDC)荧光染色观察血清剥夺后细胞的形态学变化以及是否存在自噬和凋亡。随后,通过流式细胞术和实时荧光定量聚合酶链反应(Real-time PCR)分别检测血清剥夺0 h、12 h、24 h、36 h、48 h和60 h后细胞的凋亡率和自噬水平的变化以及加入自噬抑制剂3-MA(3-methyladenine)后的凋亡变化。检测给予血清(10%FBS)或血清剥夺(0%FBS)的细胞在常氧(21%O2)或低氧(2%O2)条件下的凋亡和自噬的变化。结果发现:血清剥夺后,凋亡率随时间的延长逐渐上升,自噬率先上升后下降;当血清剥夺诱导的自噬被3-MA抑制后,细胞的凋亡率明显上升。自噬能够抑制血清剥夺引起的细胞凋亡,说明自噬在细胞的存活中有很重要的作用。与常氧培养的细胞相比,低氧条件下细胞的凋亡率和自噬率均下降。低氧通过降低细胞的过度自噬减少长期血清剥夺引起的细胞凋亡,比常氧更有利于细胞的存活。     

肿瘤治疗过程中凋亡与自噬的关系

凋亡和自噬是参与维持机体正常的生理平衡和内环境稳定重要机制,与正常生长发育以及肿瘤等多种疾病发展过程都有着密切的联系。对于肿瘤的治疗,传统的方法是诱导肿瘤细胞凋亡,然而,肿瘤细胞中凋亡抗性的出现成为肿瘤治疗的主要障碍。近来,通过诱导其它细胞死亡方式致肿瘤细胞死亡已经成为有潜力的新的抗肿瘤机制。自噬作为另外一种细胞程序性死亡方式与凋亡一样有着复杂的分子机制和调控机制,它们之间存在密切的联系,并且存在许多相同的调节蛋白。本文就凋亡和自噬在形态特征、分子机制、检测方法以及在肿瘤治疗过程两者之间的关系做一综述。