实验研究
内质网应激对光照诱导的人视网膜色素上皮细胞损伤的促进作用
中华实验眼科杂志, 2017,35(9) : 816-823. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.09.010
摘要
背景

视网膜色素上皮(RPE)细胞的光损伤模型是多种视网膜变性类疾病的研究工具,光诱导RPE细胞损伤的主要病理基础是凋亡及炎症反应,但是内质网应激(ERS)反应是否参与其病理机制的研究国内外少有报道。

目的

探讨ERS对光损伤诱导的人RPE细胞凋亡的作用及其机制。

方法

体外培养人RPE细胞株(ARPE-19),将培养的细胞分为正常对照组及光照3、6、12和24 h组,各光照组在培养箱内以(2 000±500)lx的白色荧光灯光照细胞建立光损伤模型,正常对照组细胞在暗环境中培养且不给予光照射,筛选实验最适光照时间。将细胞分为正常对照组、光照组(光照12 h)和苯基丁酸(4-PBA)预处理+光照组,4-PBA预处理+光照组先用ERS抑制剂4-PBA培养细胞30 min,然后光照细胞12 h。采用流式细胞仪检测各组人RPE细胞的凋亡率和细胞内活性氧(ROS)的荧光强度;采用ELISA法检测各组细胞上清液中炎性因子白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)质量浓度;分别采用实时荧光定量PCR和Western blot法检测人RPE细胞中ERS标志物活化转录因子-6(ATF-6)、C/增强结合蛋白同源蛋白(CHOP)和细胞凋亡标志物半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-12(caspase-12)mRNA及其蛋白的表达。

结果

光照后细胞形态呈长梭形改变,边界不清,细胞质脱颗粒,细胞碎片增多,且随光照时间的延长而加重。流式细胞仪检测发现,随光照时间的延长,人RPE细胞内ROS含量逐渐增加,细胞凋亡率逐渐升高,差异均有统计学意义(F=763.00、119.30,均P<0.01)。ELISA法检测发现,与正常对照组比较,光照后6 h细胞上清液中IL-1β和TNF-α质量浓度均明显升高,12 h达峰。实时荧光定量PCR和Western blot检测显示,与正常对照组比较,光照后人RPE细胞中ATF-6、CHOP和caspase-12 mRNA及其蛋白的相对表达量均明显升高,均于光照后12 h达峰或升高,故选择光照12 h为最适光照时间作为后续研究。4-PBA预处理+光照组细胞中ATF-6、CHOP和caspase-12 mRNA的相对表达量均明显低于光照组,差异均有统计学意义(F=281.69、473.88、308.45,均P<0.01);ATF-6、CHOP和caspase-12蛋白的相对表达量均明显低于光照组,差异均有统计学意义(F=47.86、57.93、106.59,均P<0.01);细胞凋亡率、细胞上清液中IL-1β和TNF-α质量浓度均明显低于光照组,差异均有统计学意义(F=88.64、245.47、101.01,均P<0.01)。

结论

(2 000±500)lx的光照可诱导人RPE细胞内ROS增加,并激活细胞的ERS反应,导致RPE细胞凋亡及炎症反应。ERS抑制剂4-PBA可抑制光损伤导致的ERS反应,进而降低RPE细胞凋亡率并抑制炎症反应过程。

引用本文: 姜文静, 张丽娜, 于晓, 等.  内质网应激对光照诱导的人视网膜色素上皮细胞损伤的促进作用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2017, 35(9) : 816-823. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.09.010.
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视网膜是视觉形成的重要结构,同时也容易受到光的损伤。研究表明,多种视网膜变性疾病与可见光的长期照射有关,环境和人造光源也是视网膜光损伤的潜在威胁。本研究组前期的研究发现,光照过强对视网膜色素上皮层(retinal pigment epithelium,RPE)具有细胞毒性作用,可造成视网膜的光损伤。近年来的基础研究结果显示,缺血-再灌注损伤、氧化应激、钙稳态失调及紫外线等多种因素诱发的内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)参与阿尔兹海默病、帕金森病以及亨廷顿舞蹈病等多种神经变性类疾病的过程,ERS在RPE光损伤中可能发挥重要作用,但其作用机制目前尚不清楚。本研究探讨RPE光损伤与ERS之间的关系,为视网膜光化学损伤相关性视网膜变性类疾病的防治提供新的靶点及依据。

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