植物细胞程序性死亡中的类胱天蛋白酶研究进展

胱天蛋白酶(caspases)在动物细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)的起始、执行以及信号转导阶段起着关键作用,目前在植物中也发现有类胱天蛋白酶(caspase-like proteases,CLPs)的存在,并确认液泡加工酶(VPEs)、metacaspases和丝氨酸内肽酶(sapases)具有CLPs的作用,并证实CLPs参与植物的生长发育、抗病性及胁迫诱导的细胞程序性死亡等.本文对植物CLPs活性、生化结构及生理作用等方面的研究进展进行综述,并与动物caspases进行比较,为今后CLPs活性调节、作用方式及其在植物细胞程序性死亡中的作用等方面的研究提供参考.

二氨基肉豆蔻酸活化胱天蛋白酶依赖的线粒体途径诱导HL-60细胞凋亡

目的探讨二氨基肉豆蔻酸(D-82)诱导HL-60细胞凋亡的作用及与线粒体途径活化的关系。方法 D-821.5,3和6mg·L-1处理HL-60细胞6h,或D-826mg·L-1处理细胞6,12及24h后,锥虫蓝染色法检测细胞存活率;AO-EB染色分析凋亡率;琼脂糖凝胶电泳检测DNA损伤;罗丹明123染色流式细胞术检测线粒体膜电位变化;比色法测定胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶9活性;Western印迹法检测胞浆和线粒体细胞色素c(Cytc)及细胞中Bcl-2和Bax蛋白表达。结果 D-82的浓度和作用时间与HL-60细胞存活率密切相关,相关系数分别为0.938(P<0.01)和0.809(P<0.05)。D-821.5,3和6mg·L-1处理HL-60细胞6h,细胞存活率分别为(81±11)%,(70±9)%和(56±11)%;D-826mg·L-1作用HL-60细胞12和24h,存活率降至(36±7)%和(24±9)%。D-821.5,3和6mg·L-1诱导HL-60细胞出现凋亡形态学改变及DNA阶梯状条带,凋亡率从正常对照组的(2±2)%上升至(18±4)%,(40±11)%和(75±11)%(n=3,P<0.05)。D-823和6mg·L-1组,罗丹明平均荧光强度由正常对照组的24±5降至20±5及12±4(n=3,P<0.05),说明线粒体膜电位降低;D-823和6mg·L-1组胱天蛋白酶3活性分别增加39%和125%,胱天蛋白酶9活性分别增加61%和145%(P<0.05,P<0.01)。与正常对照组比,D-823和6mg·L-1组线粒体Cytc表达分别降低22%和38%(P<0.05,P<0.01),胞浆中Cytc表达分别升高22%和65%(P<0.05);Bax表达分别增加45%和116%(P<0.05,P<0.01),Bcl-2表达分别减少27%和40%(P<0.01)。结论 D-82通过活化胱天蛋白酶依赖的线粒体途径诱导HL-60细胞凋亡。

依赖天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3的肝细胞凋亡在肝硬化大鼠肝缺血再灌注损伤中的作用

目的 :探讨肝硬化大鼠肝缺血 /再灌注 (I/R)损伤是否与肝细胞凋亡相关及天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 - 3(caspase- 3)活性变化与肝细胞凋亡的关系。方法 :Pringle法复制肝I/R模型 ,将肝硬化大鼠随机分为 2组 :A组 :单纯肝门阻断 ;B组 :血流阻断 +抑制剂 :N -苯甲基氧化碳酰 -缬氨酸 -丙氨酸 -天冬氨酸 -氟化丙酮(ZVAD -fmk) 15mg/kg ;取无肝硬化大鼠 ,作单纯肝门阻断为C组。各组肝门阻断时间均为 30min ,再灌注 72h。比较 3组的血清天冬氨酸转氨酶 (AST)、肝组织的caspase - 3活性和肝细胞凋亡数。结果 :A组大鼠肝组织caspase - 3活性、肝细胞凋亡数在再灌注后 6h达高峰 ,分别为 (18 1± 1 8) μmolAMC·h-1·g-1(tissue)和 2 0 9%± 4 9% ,与I/R前的 (6 6± 2 0 ) μmolAMC·h-1·g-1(tissue)和 0 5 %± 0 3%相比 ,P <0 0 1。肝细胞凋亡数、caspase - 3的活性随灌注时间的延长而减低 ,两者随时间的变化一致。 3组中A组肝损伤最严重 ,表现为再灌注后 6h血清AST最高 ,与B、C组比较有显著差异 ,大鼠 7d生存率只为 6 2 5 %。进一步研究表明 ,再灌注后 6h ,A组的肝组织caspase - 3活性、肝细胞凋亡数亦明显比B、C组高。结论 :肝细胞凋亡是肝硬化大鼠肝I/R损伤的主要病理改变。

去甲斑蝥素通过半胱氨酸天冬氨酸酶诱导HeLa细胞凋亡

目的 :研究去甲斑蝥素 (NCTD)通过半胱氨酸天冬氨酸酶 (caspase)途径诱导人宫颈癌HeLa细胞凋亡的机制。方法 :采用MTT法、形态学观察、DNA凝胶电泳、乳酸脱氢酶 (LDH)检测及Westernblot检测法。结果 :去甲斑蝥素能显著诱导HeLa细胞发生凋亡 ,caspase -家族、caspase - 3、- 8、- 10抑制剂可以部分地抑制NCTD诱导的细胞死亡。细胞凋亡时caspase - 3、- 8、- 9酶活力升高 ,而且caspase - 3的作用底物 -caspase - 3激活的DNA酶抑制物 (ICAD)蛋白表达下降。结论 :去甲斑蝥素通过激活caspase途径诱导HeLa细胞凋亡。

钙激活中性蛋白酶10介导脂氧素A4所致的肾间质成纤维细胞凋亡

目的:检测脂氧素A4(LXA4)是否诱导大鼠肾间质成纤维细胞凋亡,并探讨其作用机制是否与钙激活中性蛋白酶10(calpain10)基因表达有关。方法:将大鼠肾间质成纤维细胞(NRK-49F)培养于含5%胎牛血清的培养液中,用较高浓度的LXA4刺激后,应用吖啶橙/溴化乙锭双荧光染色观察细胞凋亡形态,应用碘化丙锭/Annexin双染色及流式细胞仪计数凋亡的细胞,应用DEVD对硝基苯胺法测定半胱天冬蛋白酶3(caspase-3)酶活性。应用RT-PCR方法测定calpain10基因表达,对NRK-49F细胞用脂质体转染calpain10反义寡核苷酸,再观察LXA4处理后calpain10表达、细胞凋亡、caspase-3酶活性的改变。结果:LXA4在100nmol/L、1μmol/L的高浓度时,分别引起9.83%、33.82%的NRK-49F细胞发生凋亡、caspase-3活性升高、calpain10基因表达上调。应用calpain10反义寡核苷酸转染细胞后,可抑制LXA4所致的calpain10基因表达、细胞凋亡与caspase-3酶活性。结论:较高浓度的LXA4能够引起大鼠肾间质成纤维细胞发生凋亡,其机制可能与上调calpain10基因表达有关。

PI3K/mTOR双重抑制剂PF-04691502诱导人胃癌SGC-7901细胞凋亡

目的:检测PI3K/mTOR双重抑制剂PF-04691502对人胃癌SGC-7901细胞增殖和凋亡的影响及可能的分子机制。方法:MTT法检测细胞活力;流式细胞术分析细胞周期变化;Annexin V-FITC/PI双标法测定细胞凋亡;免疫印迹分析细胞内蛋白表达的变化。结果:PF-04691502处理SGC-7901细胞后,降低细胞的活力并促进细胞阻滞于G1期,同时抑制cyclin D1的表达并上调p21的蛋白水平。PF-04691502可明显诱导SGC-7901细胞凋亡,其机制与其促进caspase家族成员的活化并切割聚(腺苷二磷酸核糖)聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]底物密切相关。结论:PI3K/mTOR双重抑制剂PF-04691502能够通过阻滞细胞周期来抑制SGC-7901细胞的增殖,同时能够激活细胞内caspase,使PARP发生剪切而诱导细胞凋亡。

肌肽对高糖诱导的H9c2细胞损伤的拮抗作用

目的:探讨肌肽对高糖诱导的H9c2心肌细胞损伤的拮抗作用。方法:体外培养大鼠心肌细胞H9c2,细胞分为正常对照组、高糖损伤组和肌肽预保护组。MTT法检测细胞存活率,DCFH-DA荧光探针检测细胞内活性氧(ROS)水平,并利用Western blotting检测半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase-8、caspase-9和caspase-3)活性片段的表达。结果:细胞存活率随着高糖刺激时间和高糖浓度的增加而逐渐降低,而肌肽预保护组细胞的存活率显著高于高糖处理组(P<0.05)。高糖组ROS水平比正常对照组明显增加(P<0.05),而肌肽预保护组与高糖组相比ROS水平降低(P<0.05)。高糖组caspase-8、caspase-9和caspase-3活性片段表达量比正常对照组显著升高(P<0.05),而肌肽预保护组与高糖组相比,caspase-9和caspase-3活性片段表达量显著降低(P<0.05),而活化caspase-8相对含量无明显变化(P>0.05)。结论:肌肽能够拮抗高糖诱导的H9c2心肌细胞氧化应激和凋亡损伤。

Akt抑制剂perifosine抑制胃癌细胞增殖并诱导凋亡的实验研究

目的:探讨新的Akt抑制剂perifosine对胃癌细胞增殖与凋亡的影响。方法:采用MTT法检测perifosine对胃癌细胞SGC-7901细胞增殖的影响;流式细胞术分析细胞周期变化;Annexin Ⅴ-FITC试剂盒检测细胞凋亡;免疫印迹法检测蛋白表达水平。结果:Perifosine能够抑制SGC-7901细胞的增殖,且抑制作用呈时间和剂量依赖性。胃癌细胞经perifosine处理后,细胞阻滞于G2期,p21表达水平增加,而cyclin B1的表达受到抑制;凋亡诱导现象随着perifosine剂量的增加而增强。免疫印迹结果显示perifosine活化SGC-7901细胞内caspase-3﹑caspase-9及其底物多聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP),促进凋亡诱导蛋白Bax的表达,并抑制Bcl-2的表达。结论:Perifosine对人胃癌细胞SGC-7901的生长具有显著的抑制作用,其凋亡诱导活性与调节caspase家族和Bcl-2家族蛋白的表达密切相关。

Caspase-9途径在丁酸钠诱导结肠癌细胞株HT-29凋亡中的作用

目的:探讨caspase-9途径在丁酸钠(NaBt)诱导人结肠癌细胞株HT-29凋亡中的作用。方法:HT-29细胞体外培养至对数生长期,分别及联合给予5.0mmol/L丁酸钠、20μmol/L z-VAD-fmk、z-DEVD-fmk、z-IETD-fmk、z-LEHD-fmk处理24h,并设空白对照。以Annexin V-FITC法联合PI染色,流式细胞术检测细胞凋亡,JC-1染色检测线粒体膜电位变化,caspase活性检测试剂盒检测caspase-3、caspase-8、caspase-9的活性。结果:(1)丁酸钠诱导的HT-29细胞凋亡[(35.40±0.70)%]可被z-VAD-fmk抑制[(1.33±0.59)%],亦可被z-DEVD-fmk抑制[(1.40±0.52)%],并可被z-LEHD-fmk抑制[(1.27±0.91)%],均P<0.01;但是z-IETD-fmk不能够抑制该作用[(32.10±2.33)%],P>0.05;(2)丁酸钠干预HT-29细胞后,线粒体膜电位降低(5.53±0.91),z-VAD-fmk、z-DEVD-fmk、及z-LEHD-fmk能够阻断这种作用(9.80±1.15,10.23±0.50,10.33±1.02),P<0.05;而z-IETD-fmk未显示对该作用的改变(5.93±1.31),P>0.05;(3)丁酸钠干预HT-29细胞后,caspase-3、caspase-9的活性增高2-3倍,caspase-8的活性无显著变化,P>0.05。结论:丁酸钠主要是通过线粒体途径,激活caspase-9,启动细胞凋亡环节,从而激发下游的效应caspases,诱导HT-29细胞凋亡。

硼替佐米上调fas、bcl2l12、caspase-9和caspase-3基因表达

目的:探讨硼替佐米诱导慢性粒细胞白血病细胞株K562细胞凋亡及新基因bcl2l12在其中的作用。方法:MTT比色法观察硼替佐米对K562细胞的生长抑制作用;Annexin-V标记和线粒体跨膜电位(Δψm)分析细胞凋亡;RT-PCR方法检测0、6、12和24hfas、bcl2l12、bcl-2、bim、bax、caspase-3和caspase-9基因表达变化。结果:硼替佐米抑制K562细胞生长呈时间和剂量依赖性,24h和48h半数抑制浓度分别为161.41nmol/L和96.33nmol/L;硼替佐米诱导K562细胞凋亡,12h Annexin-V阳性细胞就开始增高,并呈时间依赖性,Δψm减低;RT-PCR显示fas、bcl2l12、caspase-3和caspase-9表达增高,但bcl-2、bim和bax表达无明显改变。结论:硼替佐米可以抑制K562生长并诱导凋亡,上调fas、bcl2l12,使线粒体膜电位下降,激活caspase-9和caspase-3基因,促使DNA发生断裂可能是其诱导凋亡的机制之一。

环氧合酶2表达对帕金森病模型小鼠黑质细胞凋亡的影响

目的:观察环氧合酶2表达对帕金森病模型小鼠中脑黑质细胞凋亡的影响。方法:实验于2005-01/08在华北煤炭医学院解剖学教研室实验室完成。健康雄性C57BL/6N小鼠45只随机分为3组,每组15只。①模型组:皮下注射神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyri-dine,MPTP)(30mg/kg,盐水溶),1次/d,连续5d。②环氧合酶2抑制剂组:在MPTP注射前3d经口给予环氧合酶2抑制剂Celecoxib(250mg/kg),1次/d,连续3d,随后在每天注射MPTP前3.0h给予1次Celecoxib,连续5d。③对照组:注射与模型组等体积生理盐水。所有动物于最后一次注射后24h处死。通过免疫组织化学和免疫蛋白印记法,观察帕金森病模型小鼠多巴胺能神经元数量和黑质环氧合酶2、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3和多(ADP-核糖)聚合酶免疫反应阳性细胞数量的变化及腹侧中脑环氧合酶2、凋亡蛋白酶活化因子1和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3表达水平的变化;观察给予环氧合酶2抑制剂Celecoxib后对上述变化的影响。结果:与对照小鼠相比,模型组小鼠多巴胺能神经元数量下降约63%(P<0.01),黑质环氧合酶2、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3和多(ADP-核糖)聚合酶免疫反应阳性细胞数量增加(P<0.01),腹侧中脑环氧合酶2、凋亡蛋白酶活化因子1和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3表达水平大幅升高(P<0.01)。环氧合酶2抑制剂组小鼠黑质多巴胺能神经元数量仅较对照组下降约37%(P<0.01)。与模型组小鼠比较,黑质环氧合酶2、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3和多(ADP-核糖)聚合酶免疫反应阳性细胞数量减少(P<0.01),腹侧中脑环氧合酶2、凋亡蛋白酶活化因子1和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3表达水平明显下降(P<0.01)。结论:帕金森病小鼠黑质细胞凋亡可能与环氧合酶2表达有关;环氧合酶2抑制剂Celecoxib对帕金森病小鼠具有神经保护作用。