实验研究
谷氨酸对视神经脑膜上皮细胞的兴奋性毒性作用及其氧化应激机制
中华实验眼科杂志, 2017,35(5) : 432-437. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.05.009
摘要
背景

作为脑脊液-视神经屏障的主要细胞成分,视神经脑膜上皮细胞(MECs)直接与脑脊液相接触,脑脊液中的组分改变可影响MECs的功能,进而对视神经的功能产生不利影响。

目的

探讨脑脊液中兴奋性神经递质谷氨酸对MECs功能的影响,为视神经疾病发病机制的研究提供新的线索。

方法

将培养的人MECs株制备成悬液并接种于96孔培养板中,密度为1×104/孔,分别在培养液中用添加100、200、400、600、800和1 000 μmol/L谷氨酸孵育12、24、36、48和72 h,未添加谷氨酸者作为正常对照组,采用MTS法测定各组MECs的增生率(吸光度A490)值。采用600 μmol/L谷氨酸分别孵育MECs 24 h和48 h,未添加谷氨酸者作为正常对照组,采用实时定量PCR法检测细胞中超氧化物歧化酶(SOD)mRNA和热休克蛋白90(HSP90)mRNA的相对表达量;采用ELISA法检测细胞的总抗氧化能力(T-AOC),并通过荧光探针DCFH-DA观察细胞活性氧(ROS)的荧光强度。

结果

培养MECs生长良好,培养后72 h约80%细胞达到融合。不同浓度谷氨酸培养组随着谷氨酸浓度的增加及作用时间的延长细胞增生率逐渐下降,总体比较差异均有统计学意义(F浓度=52.501,P<0.001;F时间=8.505,P<0.001)。实验后24 h和48 h谷氨酸处理组细胞中SOD mRNA相对表达量均明显低于同时间点正常对照组,差异均有统计学意义(t=20.278、t=16.724,均P<0.001);谷氨酸作用MECs后24 h细胞中HSP90 mRNA相对表达量明显高于正常对照组,差异有统计学意义(t=5.065,P=0.002)。实验后24 h谷氨酸处理组细胞中T-AOC活性为(30.835±2.094)nmol/(min·L),低于正常对照组的(32.873±2.317)nmol/(min·L),但差异无统计学意义(t=1.599,P=1.414);实验后48 h谷氨酸处理组细胞中T-AOC活性为(29.561±1.831)nmol/(min·L),低于正常对照组的(33.680±2.039)nmol/(min·L),差异有统计学意义(t=3.682,P=0.004)。谷氨酸处理组细胞中ROS荧光强于正常对照组,谷氨酸处理组处理后24 h及48 h细胞中ROS含量分别为48.110±1.712和40.982±1.853,均明显高于正常对照组的36.608±1.009和37.153±1.424,差异均有统计学意义(t=14.178,P<0.001;t=4.012,P=0.002)。

结论

谷氨酸可抑制体外培养MECs的增生,其对MECs的兴奋毒性作用与氧化应激刺激作用有关。

引用本文: 辛晓蓉, 巩天祥, 洪缨, 等.  谷氨酸对视神经脑膜上皮细胞的兴奋性毒性作用及其氧化应激机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2017, 35(5) : 432-437. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.05.009.
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以往视神经疾病的基础研究多侧重于神经胶质细胞和视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)的研究,而对于包绕视神经的脑膜以及覆盖视神经脑膜的主要细胞成分——脑膜上皮细胞在视神经疾病中作用的研究甚少。视神经超微结构观察显示,视神经脑膜上皮细胞(meningothelial cells,MECs)是包绕视神经的主要细胞成分,与脑脊液直接相接触[1],参与脑脊液和视神经间屏障的形成,在保持屏障完整性方面发挥重要作用。视神经脑膜上皮细胞在应激状态下可能发生结构和功能的变化,从而影响脑脊液和视神经之间屏障的正常生理作用,导致视神经疾病的发生。我们前期的研究探讨了缺氧等对MECs的影响,提示缺氧抑制ATP的产生,影响线粒体膜电位,进而损伤线粒体膜,促使细胞色素C释放至细胞质,并且影响内质网[2,3,4]。我们推测脑脊液中生物活性物质的积聚对MECs功能也会产生影响。脑脊液中含有多种蛋白质,其中谷氨酸是中枢神经系统的重要神经递质,脑脊液中谷氨酸的过度积聚可能产生兴奋性毒性作用,破坏MECs功能,导致MECs内抗氧化防御系统受损,引起氧自由基及其相关代谢产物过量聚集,从而对细胞产生损害作用,导致脑脊液-视神经屏障的通透性改变,进而影响脑脊液中其他生物活性物质的清除,引起脑脊液中组分失衡及脑脊液功能失调[5,6],可能在缺血性视神经病变和开角型青光眼等视神经损害过程中起到一定的作用[7,8,9]。本研究中拟探讨谷氨酸对MECs功能的影响及其可能的作用机制。

 
 
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