实验研究
褪黑素抗人晶状体上皮细胞焦亡作用及其机制
中华实验眼科杂志, 2022,40(5) : 414-421. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210516-00307
摘要
目的

探讨褪黑素对过氧化氢(H2O2)诱导的人晶状体上皮细胞(HLECs)焦亡的影响及其机制。

方法

取传代培养的HLECs分为5个组,其中正常对照组常规培养,模型对照组于100 μmol/L H2O2条件下培养,褪黑素组、维生素E组和维生素E溶剂组分别用1×10-6 mol/L褪黑素、100 μmol/L维生素E和维生素E溶剂预处理后,用100 μmol/L H2O2继续培养,收集细胞待检测。为进一步探讨褪黑素的作用机制,将细胞分为7个组,其中正常对照组常规培养;模型对照组细胞于100 μmol/L H2O2条件下培养;核转录因子E2相关因子2短发夹RNA(shNrf2)阴性对照组和shNrf2组细胞分别用shNrf2阴性对照和shNrf2慢病毒转染,并于终浓度100 μmol/L H2O2条件下培养;褪黑素组细胞在终浓度1×10-6 mol/L褪黑素条件下培养,然后加入终浓度100 μmol/L H2O2继续培养;褪黑素+shNrf2阴性对照组和褪黑素+shNrf2组细胞首先分别采用shNrf2阴性对照或shNrf2慢病毒转染,再于终浓度1×10-6 mol/L褪黑素和终浓度100 μmol/L H2O2条件下培养,收集各组细胞。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测各组细胞培养上清液中乳酸脱氢酶(LDH)活性,白细胞介素(IL)-1β和IL-18浓度;采用流式细胞术检测各组细胞中活性氧簇(ROS)的荧光强度;采用Western blot法检测各组细胞中Nrf2、NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、caspase-1 p20、GSDMD-N蛋白的表达。

结果

ELISA法检测发现,与模型对照组相比,褪黑素组和维生素E组细胞培养上清液中LDH活性及IL-1β和IL-18浓度均有不同程度的下调,差异均有统计学意义(均P<0.05)。流式细胞仪检测发现,褪黑素组和维生素E组细胞中ROS荧光强度分别为13 040.67±1 550.66、12 593.67±1 677.06,显著低于模型对照组的18 310.33±1 248.01,差异均有统计学意义(均P<0.05)。Western blot结果显示,褪黑素组和维生素E组Nrf2蛋白相对表达量分别为4.24±0.44、3.73±0.38、较模型对照组的2.28±0.34明显上升(均P<0.05),褪黑素组和维生素E组NLRP3、ASC、caspase-1 p20及GSDMD-N蛋白相对表达量较模型对照组显著下降,差异均有统计学意义(均P<0.05)。shNrf2组相较于shNrf2阴性对照组,褪黑素+shNrf2组相较于褪黑素+shNrf2阴性对照组,细胞培养上清液中LDH活性、IL-1β和IL-18浓度均显著上升,细胞中Nrf2蛋白相对表达量明显下降,细胞中ROS荧光强度、NLRP3、ASC、caspase-1 p20及GSDMD-N焦亡相关蛋白相对表达量明显升高,差异均有统计学意义(均P<0.05)。

结论

褪黑素可能通过激活Nrf2,减少NLRP3炎性体的释放,进而抑制HLECs焦亡。

引用本文: 杨鑫, 刘旭辉, 孟佳, 等.  褪黑素抗人晶状体上皮细胞焦亡作用及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2022, 40(5) : 414-421. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210516-00307.
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白内障是老年人视力下降和致盲的首要原因,其发病机制尚不明确[1,2]。人晶状体上皮细胞(human lens epithelium cells,HLECs)位于晶状体前表面,在维持晶状体内环境稳定方面发挥重要作用。当HLECs处于氧化应激状态时,可产生大量活性氧簇(reactive oxygen species,ROS),诱导HLECs发生焦亡,进而诱发白内障[3,4]。由此可见,预防HLECs焦亡可以延缓白内障的发生和发展。褪黑素是由松果体合成分泌的一种吲哚类内分泌激素[5]。体外实验证实,褪黑素具有抗氧化功效,对人视网膜色素上皮细胞具有保护作用[6]。另有研究显示,褪黑素通过减少ROS水平使小鼠角膜上皮细胞免受氧化损伤[7]。近年来研究证实,褪黑素可通过抑制NLRP3炎性小体活化抑制大鼠视网膜神经元焦亡[8]。目前,尚未有褪黑素对HLECs焦亡作用机制的报道。本研究拟探讨褪黑素对H2O2诱导HLECs焦亡的抑制作用及其抗氧化机制。

 
 
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