外源性三价铁离子对SH-SY5Y细胞tau蛋白磷酸化和聚集的影响

[背景]脑内大量的铁沉积可通过氧化应激、神经炎症、线粒体功能异常引发神经元损害。铁沉积与阿尔茨海默病(AD)的病理发生也密切相关,tau蛋白过度磷酸化导致的神经原纤维缠结是AD的重要病理特征之一。[目的]探讨外源性三价铁离子对人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y细胞)活性及tau过度磷酸化和聚集的影响。[方法]采用Fe^(3+)浓度为10、100、200和400 mg·L^(−1)的三氯化铁(FeCl_(3))处理SH-SY5Y细胞,通过CCK8法检测细胞存活率。用10和200 mg·L^(−1)染毒24 h,通过普鲁士蓝(Perl's)铁染色法测定胞内铁含量。转染tau-P301L质粒构建tau过表达的AD样细胞模型,10、200 mg·L^(−1)染毒SH-SY5Y细胞及tau过表达的SH-SY5Y细胞24 h后,采用免疫印迹检测磷酸化tau(p-tau)蛋白表达的差异。将磷酸缓冲盐溶液(PBS)稀释后的FeCl_(3)、人源性tauR3及FeCl_(3)和tauR3共同在37℃孵育,通过硫磺素T(ThT)荧光定量法在12、24、36、48、60、72、84和96 h检测荧光强度,反映tau蛋白聚集水平。同时,FeCl3和tauR3共同孵育96 h后,在透射电子显微镜(TEM)下观察tau聚集形成纤维的情况。[结果]FeCl_(3)染毒SH-SY5Y细胞24 h后,各组间细胞存活率的差异有统计学意义(F=8.63,P<0.01)。200、400 mg·L^(−1)染毒组细胞存活率分别是对照组的80.1%、68.7%(P<0.05)。与对照组细胞相比,胞内铁染色后200 mg·L^(−1)染毒组细胞胞浆主要呈黄褐色,且200 mg·L^(−1)染毒组阳性细胞率增加12.9%(P<0.01)。FeCl3染毒SH-SY5Y细胞24 h后,各组间p-tau(Ser396)表达有统计学意义(F=11.6,P<0.01)。与对照组相比,200 mg·L^(−1)染毒组p-tau(Ser396)蛋白表达量上调72.7%(P<0.01)。FeCl_(3)染毒tau过表达的SH-SY5Y细胞24 h后,各组间p-tau(Ser396)表达有统计学意义(F=27.8,P<0.01)。与tau组相比,tau+200 mg·L^(−1)染毒组p-tau(Ser396)蛋白表达量上调44.6%(P<0.05)。tauR3和FeCl_(3)共同孵育84和96 h后tauR3+FeCl_(3)组荧光强度比tauR3组增加49.9%和53.7%(P<0.01)。TEM下也观察到孵育96 h后,与tauR3组相比,FeCl_(3)+tauR3组聚集加重,且形成tau纤维沉积。[结论]外源性三价铁离子可能抑制SH-SY5Y细胞活性,促进转染tau-P301L质粒的SH-SY5Y细胞tau蛋白磷酸化,且加重了tauR3的聚集和纤维的产生。