谷氨酸神经细胞毒作用的新途径——谷氨酸/胱氨酸转运体介导机制

谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质 ,与许多神经系统疾病有密切关系。谷氨酸除通过激活谷氨酸受体产生兴奋性神经毒性外 ,还可通过抑制细胞膜上谷氨酸 /胱氨酸转运体的功能产生细胞毒性作用 ,该作用以细胞内谷胱甘肽耗竭和活性氧成分升高为主要特征 ,被称为谷氨酸的氧化毒性 ,对许多神经系统疾病的治疗具有重要意义。

谷氨酸转运体、谷氨酸/胱氨酸转运体与谷氨酸神经细胞毒作用

谷氨酸转运体与谷氨酸 胱氨酸转运体在脑缺血疾病中起重要作用 ,谷氨酸转运体的结构或功能改变可使细胞间隙的谷氨酸浓度急剧升高 ,激活NMDA受体产生一系列的表现 ,同时抑制谷氨酸 胱氨酸转运体对胱氨酸的摄取 ,介导谷胱苷肽耗竭、氧自由基升高、胞内钙升高、线粒体损伤、细胞色素c释放等神经细胞毒环节 ,激活半胱天冬酶诱导凋亡。可进一步加重谷氨酸的神经细胞毒作用。

兴奋性氨基酸载体1和谷氨酸胱氨酸转运体在锰干扰谷胱甘肽合成中的作用

目的探讨兴奋性氨基酸载体1(EAAC1)和谷氨酸胱氨酸转运体(Xc-)在锰干扰谷胱甘肽(GSH)合成过程中的作用,为阐明锰中毒的发病机制和预防提供依据。方法清洁级昆明小鼠56只,雌雄各半,按体重随机分成4组(对照组及低、中、高剂量染锰组),每组14只。对照组腹腔注射0.9%氯化钠,低、中、高剂量染锰组的MnCl2染毒剂量分别为12.5、25、50 mg/kg,注射剂量均为5 ml/kg。每天染毒1次,持续2周。观察小鼠的一般形态及体重变化,HE染色观察脑纹状体的组织形态改变,FJC荧光染色观察纹状体内神经元退行性病变,试剂盒检测GSH含量,免疫组化法检测EAAC1和xCT的阳性表达,Western blotting法检测纹状体内EAAC1和xCT蛋白水平的变化。结果随着染锰剂量的增加,与对照组相比,小鼠精神状态先兴奋后逐渐倦怠,皮毛光泽逐渐减退且不整齐;同一时间的各组小鼠体重差异无统计学意义(P>0.05)。25、50 mg/kg MnCl2组小鼠脑纹状体的组织形态损伤逐渐加重,神经元退行性病变进行性加重,细胞数目逐渐减少。与对照组相比,25、50 mg/kg MnCl2组小鼠脑纹状体内GSH含量降低,EAAC1和xCT的阳性表达和蛋白水平均下降,且50 mg/kg MnCl2组下降最明显,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论过量的锰暴露可致小鼠脑纹状体内GSH合成障碍,其机制可能与EAAC1和xCT的调控障碍有关,从而对机体造成氧化损伤。

胱氨酸/谷氨酸转运体在幽门螺杆菌感染中的作用

目的通过细胞培养、在体动物与临床病人,确证谷氨酸胱氨酸/谷氨酸转运体（xCT）活性在幽门螺杆菌（Hp）所致的胃黏膜损伤中的作用.方法建立Hp感染C57BL/6小鼠模型,检测胃黏膜损伤和xCT的表达;HpSS1与人胃黏膜上皮细胞GES-1共培养,检测细胞增殖、凋亡、xCT的表达及谷氨酸浓度;检测Hp感染患者胃黏膜xCT的表达及胃液中谷氨酸水平.外源性谷氨酸处理Hp感染的细胞和小鼠后,检测胃黏膜细胞损伤程度.结果Hp可致GES-1细胞凋亡,xCTmRNA和蛋白水表达下调,谷氨酸的释放减少;Hp感染的小鼠胃组织xCT表达显著下调.免疫组化结果也发现Hp阳性患者xCT表达较低.外源性谷氨酸可减弱Hp诱导的胃黏膜损伤.结论Hp通过抑制内源性谷氨酸的释放,诱发胃溃疡;外源性L谷氨酸对阿司匹林诱导的胃黏膜损伤和细胞凋亡有保护作用.

银杏叶提取物对AD模型小鼠海马谷氨酸转运体GLAST表达的影响

目的探讨银杏叶提取物对AD模型小鼠海马谷氨酸转运体GLAST表达的影响。方法采用双侧海马CA1区注射Aβ_(1-42)法测定正常对照组、AD模型组、AD+银杏叶提取物低剂量组(30 mg·kg^(-1)·day^(-1))、中剂量组(60 mg·kg^(-1)·d^(-1))、高剂量组(120 mg·kg^(-1)·d^(-1))动物海马中GLAST的变化。结果经银杏叶提取物处理后,模型组动物存活率增加;小鼠海马组织中Aβ_(1-42)阳性沉积明显减少,且高剂量组减少最为明显;AD模型组GLAST阳性表达明显减少(P<0.05);银杏叶提取物处理组小鼠海马区GLAST阳性表达出现增加,银杏叶提取物中剂量组GLAST阳性表达增加最为显著(P<0.05)。结论银杏叶提取物具有缓解Aβ诱导神经毒性的作用,对AD模型小鼠海马中谷氨酸转运体GLAST具有调节和保护作用。

初探L-同型半胱氨酸对小鼠内毒素急性肺损伤的影响

目的:探讨L-同型半胱氨酸(L-HCA)对脂多糖(LPS)所致急性肺损伤的影响及其作用机制。方法:昆明种小鼠随机分为生理盐水对照组(NS组)、模型组(LPS组)、L-同型半胱氨酸处理组(LPS+L-HCA组)和L-同型半胱氨酸对照组(L-HCA组)。腹腔注射LPS(15mg/kg)建立小鼠急性肺损伤模型。造模6h后测定肺组织湿重/干重(W/D)、肺泡灌洗液(BALF)中蛋白含量测定以及乳酸脱氢酶(LDH)活性的测定、肺组织匀浆中髓过氧化物酶(MPO)活性的测定。结果:LPS可显著提高小鼠肺W/D、BALF中蛋白含量和乳酸脱氢酶(LDH)的活性、肺匀浆MPO活性(P<0.05),L-HCA处理组可有效减轻LPS所引起的上述变化(P<0.05)。结论:L-HCA对脂多糖导致的小鼠急性肺损伤有保护作用,其保护机制可能与抑制胱氨酸/谷氨酸转运体的活性,进而减少谷氨酸对肺部的损伤有关。

脑缺血时谷氨酸释放机制

谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质,在脑缺血造成的神经元损伤过程中发挥重要作用。脑缺血时多种机制参与了谷氨酸释放的的调节,如Ca2+依赖性的出胞式释放、谷氨酸转运体调节的释放、水肿诱发的释放和受体调节的释放等。本文根据现有的文献资料,综述了脑缺血时谷氨酸释放机制。

双硫死亡及其与肿瘤关系的研究进展

硫元素主要存在于L-半胱氨酸和L-甲硫氨酸两种含硫氨基酸中。硫在维持氧化还原稳态或在抗氧化防御系统中发挥重要作用。2023年2月甘波谊团队在Nature Cell Biology杂志首次报道了一种新的细胞死亡方式,即在葡萄糖饥饿状态下,癌细胞中胱氨酸转运体溶质载体家族7成员11(solute carrier family 7 member 11,SLC7A11)高表达致二硫化物(如胱氨酸等)异常积累,并伴随着NADPH耗尽,最终导致癌细胞死亡。因此种死亡方式具有二硫化物应激的特点,故命名为“双硫死亡”(disulfidptosis)。本文针对双硫死亡的发现过程、双硫应激、硫代谢及双硫死亡与肿瘤的关系进行综述。

谷氨酸的兴奋性毒性与脑创伤

脑创伤后无数代谢和生化过程,可致细胞坏死及凋亡,称为细胞死亡的级联反应,都是兴奋性毒性的下游事件。谷氨酸转运蛋白、谷氨酸受体及谷氨酸/胱氨酸转运体等都在谷氨酸的兴奋性毒性中扮演重要角色。缺血及缺氧是脑创伤后常见的并发症,谷氨酸的兴奋性毒性在缺血及缺氧所致的急性坏死和凋亡过程中起重要作用。谷氨酸受体拮抗剂可减轻兴奋性毒性,寻找高选择性的NMDAR拮抗剂对治疗脑创伤具有重要意义。

颞叶内侧癫痫患者海马区胶质细胞中GFAP、GLAST和GLT-1的表达

目的研究胶质纤维酸性蛋白(GFAP)及谷氨酸-胱氨酸转运体(GLAST)、神经胶质谷氨酸转运体(GLT-1)在颞叶癫痫患者海马区的表达情况。方法取40例难治性颞叶内侧癫痫患者在手术中切除的海马组织,根据在光镜下观察到的神经元丢失情况,分为海马硬化组(A组)23例和海马非硬化组(B组)17例,通过免疫组化法检测两组GFAP、GLAST、GLT-1的表达情况。结果A组GFAP的表达与B组比较,总海马区域、CA1区、CA2区、齿状回表达增加(P<0.01)。A组GLAST的表达与B组比较,海马总区域、齿状回差异无显著性(P>0.05)、CA1区减少(P<0.05)、CA2区则增加(P<0.05)。A组GLT-1的表达与B组比较,总海马区域、CA1区减少(P<0.01)、CA2区增加(P<0.01),齿状回差异无显著性(P>0.05)。结论颞叶内侧癫痫患者海马各区GFAP表达增加,GLAST、GLT-1在海马CA1区减少、CA2区表达增加,提示癫痫发作后海马区谷氨酸转运体重新分布可能是难治性癫痫发病机制之一。

Xc-系统介导硫化氢在骨髓间充质干细胞诱导分化的神经元对抗缺氧诱导凋亡损伤中的作用

目的:探讨NaHS预处理在骨髓间充质干细胞(BMSCs)诱导分化的神经元对抗缺氧诱导凋亡中的保护作用及机制。方法:体外分离培养、扩增大鼠BMSCs;诱导其分化为神经元,建立体外缺氧诱导细胞凋亡模型,给予或不给予细胞NaHS预处理;缺氧诱导后用MTT法检测细胞增殖,Hoechst33258染色检测细胞凋亡;检测细胞内GSH的含量;Western blot检测Xc-系统的表达变化。结果:NaHS预处理后细胞存活率明显提高、凋亡现象明显减少。细胞GSH的含量明显增加,xCT的表达也明显增加。结论:H_2S对BMSCs诱导分化的神经元对抗缺氧诱导凋亡损伤中有保护作用,其保护作用可能是通过Xc-系统实现的。

铁死亡与肿瘤的研究进展

肿瘤发展至中晚期,预后较差,常采用以手术切除为主,术后辅以放、化疗的综合治疗。化疗药物抑癌机制主要是干预癌细胞的生长,诱导癌细胞的死亡,目前研究发现部分患者对针对细胞凋亡所研制的抗肿瘤药物出现凋亡逃逸及化疗耐受,于是设想,是否存在其它形式的细胞死亡,来克服肿瘤细胞耐药? 2012年在研究erastin杀死RAS突变的肿瘤细胞作用机制时发现一种铁依赖性的细胞死亡形式——铁死亡,其主要是细胞内"铁"依赖脂质氧自由基异常增高、氧化还原稳态失衡而致。该文就细胞铁死亡的定义和特点,所参与的通路及铁死亡在肿瘤演变中发挥的作用进行综述。

内皮细胞和平滑肌细胞氧化应激时Nrf2／ARE信号通路对抗氧化基因表达的调控:与动脉粥样硬化和先兆子痫的关系

动脉粥样硬化、糖尿病、慢性肾功能衰竭和先兆子痫等血管疾病时活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成增加,容易导致内皮依赖性血管舒张功能的损害和血管损伤,而细胞可以诱导多种编码Ⅱ相解毒酶和抗氧化蛋白的基因表达,从而减轻ROS和亲电子物质介导的细胞损伤。一个被称为抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)或亲电子反应元件(electrophile response element,EpRE)的顺式转录调控元件,可以介导诸如亚铁血红素加氧酶1、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、硫氧还蛋白还原酶、谷胱甘肽-S转移酶和NAD(P)H:苯醌氧化还原酶等基因的转录。其他抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和非酶清除剂(如谷胱甘肽)等也参与ROS的清除。转录因子NF-E2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2)是属于Cap‘n’Collar家族的转录因子,具有碱性亮氨酸拉链(basic region-leucine zipper,bZIP),它在ARE介导的抗氧化基因表达中起重要的作用。在正常情况下,Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein-1,Keapl)与Nrf2耦联,并与肌动蛋白细胞骨架结合被锚定于胞浆,但是在半胱氨酸残基发生氧化的情况下,Nrf2和Keapl解耦联,进入细胞核并与ARE结合,从而激活多种抗氧化基因和Ⅱ相解毒酶基因的转录。蛋白激酶C、丝裂原活化蛋白激酶和磷脂酰肌醇-3激酶参与Nrf2／ARE信号转导的调控。本文综述了有关Nrf2／ARE信号转导通路在血管稳态和动脉硬化、先兆子痫等疾病情况下内皮及平滑肌细胞对抗持续性氧化应激中起的作用。

铁死亡在骨肉瘤中的应用前景

骨肉瘤是儿童和青少年最常见的原发性骨肿瘤,临床传统治疗方案主要为术前化疗、手术保肢和术后辅助化疗,但患者5年总生存率在过去20年中一直保持在65%~70%的水平没有明显提高过。骨肉瘤是高度恶性肿瘤,对多种化疗药物,如顺铂、阿霉素、环磷酰胺等敏感性较高,但容易耐药。故解决化疗药物的耐药性是治疗骨肉瘤的一个重要课题。铁死亡是一种新的非凋亡调控的细胞死亡方式,其特点是铁依赖性的脂质过氧化物的积累。近年来,有研究发现,铁死亡对某些类型的肿瘤细胞,如淋巴细胞瘤、胰腺导管细胞癌、肾细胞癌、肝细胞癌的生长和增殖具有不可忽视的调节作用,且有实验发现,铁死亡可降低顺铂在不同肿瘤治疗中的耐药性。因此,该文总结了铁死亡对骨肉瘤的抗肿瘤作用及其机制,旨在为铁死亡治疗骨肉瘤提供新靶点的依据。

xCT与肿瘤和肿瘤干细胞关系的研究进展

胱氨酸/谷氨酸逆向转运体(system xc-)是细胞膜上的逆向转运氨基酸的异源二聚体,参与氧化还原和氨基酸转运的调控。胱氨酸/谷氨酸反向运输溶质载体家族7成员11(SLC7A11)也称为xCT,为其主要功能性亚基。由于肿瘤组织中氧化应激的增强及营养代谢需求的增加,xCT在多种肿瘤细胞中呈异常表达。在肿瘤细胞中,xCT通过摄取胱氨酸还原为半胱氨酸用于谷胱甘肽的合成,参与肿瘤耐药;同时胞浆内多余的半胱氨酸分泌到细胞外,提供细胞信号传导和细胞间通讯所需的还原微环境,有利于肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。在肿瘤干细胞(CSC)中,xCT促进CSC表面标记蛋白的表达,与维持CSC的干性特征密切相关,是肿瘤治疗的潜在靶点之一,并且有望应用于肿瘤的临床筛查。现通过回顾近年来xCT的相关研究,就xCT在肿瘤和CSC中的生物学作用及其作用机制进行综述。

System Xc^(-)在肿瘤中的调控研究进展

铁死亡是一种新的调节性细胞死亡形式,这个过程由铁依赖的活性氧(reactive oxygen species,ROS)积累引起。细胞内的ROS主要受还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)调控。GSH是细胞内主要的抗氧化剂,是由system Xc^(-)从细胞外摄入胱氨酸,再经过一系列反应合成的。System Xc^(-)是细胞膜上的一种胱氨酸/谷氨酸逆向转运蛋白,在调控细胞铁死亡过程中发挥关键作用。已有的研究证实,system Xc^(-)在多种类型的肿瘤中呈异常高表达,并与肿瘤的生长、侵袭、转移和耐药性等方面密切相关。本文将介绍system Xc^(-)在铁死亡中的作用,重点阐述system Xc^(-)在肿瘤细胞中的表达以及形成调控机制,以期为肿瘤治疗提供新的思路。