实验研究
ROS/NLRP3/Caspase-1信号通路在高糖诱导视网膜色素上皮细胞凋亡中的作用
中华实验眼科杂志, 2022,40(1) : 6-12. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210420-00267-1
摘要
目的

探讨核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含Pyrin结构域蛋白3(NLRP3)炎症小体在高糖诱导人视网膜色素上皮细胞ARPE-19增生及凋亡中的作用及机制。

方法

将体外培养的ARPE-19细胞分为正常对照组和高糖组,分别用常规培养液和含终浓度30 mmol/L葡萄糖培养液培养48 h,采用荧光探针检测各组细胞活性氧簇(ROS)含量,采用生物化学检验法检测超氧化物歧化酶(SOD)活力值及丙二醛(MDA)浓度。取正常对照组和高糖组细胞分别加入0、2、5、10、15和20 μmol/L NLRP3抑制剂CY-09培养48 h,采用细胞计数试剂盒8(CCK-8)检测细胞的增生率,选取CY-09作用的适宜浓度。将细胞分为正常对照组、正常+CY-09组、高糖组和高糖+CY-09组,其中正常+CY-09组和高糖+CY-09组细胞培养液中添加15 μmol/L CY-09进行培养,采用流式细胞仪检测各组细胞凋亡率,采用Western blot法检测各组NLRP3、凋亡相关点状蛋白(ASC)、半胱氨酸蛋白水解酶1前体(pro-Caspase-1)及活化片段(cleaved-Caspase-1),凋亡相关蛋白B淋巴细胞瘤2(Bcl-2),Bcl-2相关X蛋白(Bax)、半胱氨酸蛋白水解酶3前体(pro-Caspase-3)及活化片段(cleaved-Caspase-3)的相对表达量。

结果

高糖组细胞中ROS荧光强度值为120 020±3 245,MDA浓度为(4.92±0.09)nmol/mg,明显高于正常对照组的35 426±811和(1.78±0.03)nmol/mg,高糖组细胞中SOD活力值为(35.65±1.22)μmol/(min·mg),明显低于正常对照组的(74.96±1.41)μmol/(min·mg),差异均有统计学意义(t=35.760、46.960、29.830,均P<0.05)。高糖组细胞增生率明显低于正常对照组,差异有统计学意义(t=18.820,P<0.05)。高糖组中随着CY-09浓度的增加细胞增生率逐渐升高,其中10、15和20 μmol/L CY-09处理细胞的增生率明显高于0 μmol/L CY-09处理细胞,差异均有统计学意义(均P<0.05),正常对照组中15 μmol/L CY-09处理细胞与0 μmol/L CY-09处理细胞的增生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。高糖组细胞凋亡率为(21.68±0.41)%,明显高于正常对照组的(6.67±1.05)%和高糖+CY-09组的(13.96±0.07)%,差异均有统计学意义(均P<0.05)。高糖组NLRP3、ASC、cleaved-Caspase-1、cleaved-Caspase-3和Bax蛋白相对表达量较正常对照组明显升高,Bcl-2蛋白相对表达量较正常对照组明显下降,差异均有统计学意义(均P<0.05);正常+CY-09组和高糖+CY-09组与正常对照组和高糖组比较,NLRP3、ASC、cleaved-Caspase-1、Bax、cleaved-Caspase-3蛋白相对表达量下降,Bcl-2蛋白相对表达量升高,差异均有统计学意义(均P<0.05)。

结论

NLRP3炎症小体通过ROS/NLRP3/Caspase-1信号通路介导了体外高糖环境诱导RPE细胞的凋亡过程。

引用本文: 李宏松, 李蓉, 王丽君, 等.  ROS/NLRP3/Caspase-1信号通路在高糖诱导视网膜色素上皮细胞凋亡中的作用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2022, 40(1) : 6-12. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210420-00267-1.
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糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病常见的眼部并发症之一,是一种与持续性高血糖相关的慢性、进行性、可致盲的视网膜微血管病变[1]。研究表明,高血糖、氧化应激和慢性炎症是DR发生的重要机制[2]。核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含Pyrin结构域蛋白3(nucleotide-binding domain,leucine-rich-containing family,pyrin domain-containing 3,NLRP3)炎症小体是固有免疫的重要组分,是参与多种炎症相关疾病的关键因子,其能被活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)激活,并调控下游的炎症反应及细胞凋亡等病理生理过程[3]。有研究显示,DR患者玻璃体腔纤维增生膜中NLRP3高表达[4]。视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)细胞是DR增生膜的重要细胞来源,位于神经视网膜和脉络膜之间,组成血-视网膜屏障,从而维持视网膜正常功能,而且RPE细胞具有清除自由基、分泌色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等活性物质的功能[5]。RPE细胞功能异常会导致血-视网膜屏障的破坏以及PEDF和VEGF分泌失衡,最终引起新生血管的产生,而且RPE细胞间紧密连接的破坏会引起细胞迁移和增生,最终参与增生膜的形成[6]。因此,RPE细胞在DR发生和发展中具有重要作用。目前,NLRP3炎症小体在高糖诱导RPE细胞损伤中的作用及其机制尚不清楚。本研究拟探讨NLRP3炎症小体途径在高糖损伤RPE细胞中的作用及机制,以期为DR的预防和治疗提供新靶点。

 
 
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