氧化应激下的p66^(Shc)调控作用

氧化应激产生的过量活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)可通过分子毒性作用或相关信号通路影响相关病理生理学过程.p66Shc是Shc蛋白家族的重要成员之一.氧化应激下p66Shc能被蛋白激酶Cβ(protein kinase Cβ,PKCβ)、Jun氨基末端激酶(Jun N-terminal kinase,JNK)和p53等激活,促进线粒体产生ROS.本文将对氧化应激下p66Shc的作用以及调控其作用的信号转导机制做一综述.

微小RNA-138-5p通过调控Kelch重复蛋白影响缺氧/复氧心肌细胞增殖与凋亡

目的探讨微小RNA(miRNA/miR)-138-5p、Kelch重复蛋白(KLHDC10)在缺氧/复氧(H/R)心肌细胞H9C2中增殖、凋亡的功能及二者的作用关系。方法2018年5月至2019年12月,建立H/RH9C2细胞模型;正常培养的H9C2细胞记为对照组。用miRNA阴性对照(miR-con)、miR-138-5p模拟物(miR-138-5p mimics)、过表达空载体(pcDNA-con)和KLHDC10过表达载体(pcDNA-KLHDC10)不同处理方法处理H/RH9C2细胞。实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)、蛋白质印迹法(Westernblotting)检测细胞中miR-138-5p、KLHDC10、细胞周期蛋白D1(cyclinD1)、活化胱天蛋白酶-3(cleaved-caspase-3)的表达水平;细胞计数试剂盒(CCK-8)法和流式细胞术检测细胞的存活和凋亡;双荧光素酶报告基因实验检测细胞的荧光素酶活性。结果H/R组于对照组,H/RH9C2细胞中miR-138-5p的表达水平明显降低[(0.34±0.03)比(1.00±0.11)],KLHDC10的表达水平明显升高,细胞存活率显著降低[(62.03±6.20)%比(100.04±10.05)%],凋亡率显著升高[(28.16±2.82)%比(7.22±0.72)%],同时下调cyclinD1、上调cleaved-caspase-3的蛋白水平(P<0.05)。过表达miR-138-5p、抑制KLHDC10可明显促进H/R H9C2细胞存活,抑制凋亡,上调cyclinD1、下调cleaved-caspase-3的蛋白水平。miR-138-5p明显抑制野生型KLHDC10的H9C2细胞荧光素酶活性,并负向调控H9C2细胞中KLHDC10蛋白水平;过表达KLHDC10可逆转miR-138-5p对H/RH9C2细胞的存活和凋亡的调控作用。结论miR-138-5p可促进H/RH9C2细胞的存活,抑制凋亡,其机制之一为靶向下调KLHDC10。

circ_UQCRC2靶向miR-532-5p调控缺氧/复氧诱导的心肌H9c2细胞氧化应激和凋亡的机制研究

目的:探讨circRNA泛醇-细胞色素C还原酶核心蛋白2(circ_UQCRC2)靶向miR-532-5p对缺氧/复氧(H/R)诱导的心肌细胞损伤的影响。方法:体外培养H9c2细胞,分为对照组、H/R组、H/R+si-NC组、H/R+si-circ_UQCRC2组、H/R+si-circ_UQCRC2+anti-miR-NC组、H/R+si-circ_UQCRC2+anti-miR-532-5p组。实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应法(qRT-PCR)法检测细胞中circ_UQCRC2和miR-532-5p表达,比色法检测乳酸脱氢酶(LDH)漏出量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性,流式细胞术检测凋亡,蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)和Bcl-2相关X(Bax)蛋白表达。双荧光素酶报告基因实验验证circ_UQCRC2和miR-532-5p的调控关系。结果:与对照组比较,H/R组H9c2细胞中circ_UQCRC2表达、MDA含量、LDH漏出量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达升高,miR-532-5p表达、SOD活性、Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05)。与H/R+si-NC组比较,H/R+si-circ_UQCRC2组H9c2细胞中circ_UQCRC2表达、LDH漏出量、MDA含量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达降低,miR-532-5p表达、SOD活性、Bcl-2蛋白表达升高(P<0.05)。与H/R+si-circ_UQCRC2+anti-miR-NC组比较,H/R+si-circ_UQCRC2+anti-miR-532-5p组H9c2细胞中MDA含量、LDH漏出量、细胞凋亡率、Bax蛋白表达升高,miR-532-5p表达、SOD活性、Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05)。circ_UQCRC2靶向结合并负调控miR-532-5p。结论:下调circ_UQCRC2可抑制H/R诱导的H9c2细胞氧化应激和凋亡,其作用机制可能与靶向负调控miR-532-5p有关。

游泳训练对小鼠心肌PKCδ/P66shc蛋白表达的影响

目的:探究不同强度的游泳训练对小鼠心肌P66shc蛋白的影响。方法:将50只昆明小鼠随机分为对照组(C组)、负重游泳组(E组)、负重游泳+药物组(ER组)、非负重游泳组(P组)、非负重游泳+药物组(PR组),10只/组。C组不运动,E组、ER组、P组、PR组进行4周游泳训练,其中E组、ER组以体重3%负荷进行负重游泳,P组、PR组无负重游泳,60 min/d,每周6次。ER组、PR组小鼠在最后2次运动前腹腔注射PKCδ抑制剂Rottlerin(0.3 mg/kg),C组、E组、P组注射同等剂量生理盐水。在训练结束24 h后取样,Western blot测定小鼠心肌PKCδ、P-PKCδ、P66shc、P-P66shc、NOX2蛋白表达;免疫共沉淀测PKCδ和P66shc;生化分析心肌及血清丙二醛(MDA)、心肌活性氧(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)。结果:与C组比较,E组的PKCδ、P-PKCδ、P66shc、P-P66shc、NOX2蛋白表达均明显增加(P<0.01),血清和心肌MDA水平、心肌ROS明显增加(P<0.05或P<0.01),心肌SOD活性降低(P<0.01),P组的PKCδ、P-PKCδ、P-P66shc和NOX2明显增加(P<0.05或P<0.01),心肌SOD活性增强(P<0.05);与E组比较,ER组PKCδ(P<0.01)、P-PKCδ(P<0.01)、P66shc(P<0.05)、P-P66shc(P<0.01)、NOX2(P<0.05)蛋白表达明显减少,P组P66shc蛋白表达显著减少(P<0.05),心肌MDA(P<0.01)和ROS(P<0.05)减少,SOD活性增强(P<0.01);与P组比较,PR组的PKCδ、P-PKCδ、P-P66shc蛋白表达明显减少(P<0.01),NOX2增加(P<0.05)。结论:两种强度的游泳训练均促使小鼠心肌细胞内PKCδ蛋白及其磷酸化增加;高强度游泳训练可显著增强P66shc蛋白表达及磷酸化水平,导致ROS大量生成,抗氧化酶活性下降;低强度游泳训练增强P66shc磷酸化但不促进其蛋白表达,心肌抗氧化能力增强,产生运动适应。

微小RNA-204-5p靶向蛋白质酪氨酸磷酸酶1B基因对缺氧复氧诱导的大鼠心肌细胞氧化应激的影响

目的探讨miR-204-5p对缺氧复氧诱导大鼠心肌细胞H9C2氧化应激的调控作用机制。方法体外培养大鼠胚胎心肌细胞H9C2,构建心肌细胞缺氧/复氧模型。实验分为空白组、缺氧复氧组、缺氧复氧+miR-con组、缺氧复氧+miR-204-5p组、缺氧复氧+miR-204-5p+pcDNA组、缺氧复氧+miR-204-5p+pcDNA-蛋白质酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)组。实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应(qRT-PCR)和蛋白质印迹法(Westernblotting)检测miR-204-5p和PTP1B的表达。双荧光素酶报告基因实验和Westernblotting验证miR-204-5p和PTP1B的靶向调控关系。四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色(MTT)法检测心肌细胞存活率。试剂盒检测乳酸脱氢酶(LDH)、心肌肌钙蛋白(cTnT)、超氧化物歧化酶(SOD)、活性氧簇(ROS)和丙二醛(MDA)水平变化。流式细胞术检测心肌细胞凋亡情况。结果缺氧复氧处理可显著抑制心肌细胞miR-204-5p表达,促进PTP1B表达。PTP1B是miR-204-5p的靶基因,miR-204-5p可负性调控PTP1B的表达。缺氧复氧处理显著抑制细胞存活,降低SOD水平,提高LDH、ROS和MDA水平,促进细胞凋亡。过表达miR-204-5p可降低LDH、ROS和MDA水平,促进细胞存活,降低细胞凋亡;过表达PTP1B可部分削弱miR-204-5p过表达对缺氧复氧诱导心肌细胞凋亡和氧化应激的影响。结论miR-204-5p通过靶向下调PTP1B抑制心肌细胞氧化应激,促进细胞存活,抑制细胞凋亡,对心肌细胞发挥保护作用。

miR-338-3p通过负性调节cPKCγ表达减轻小鼠神经元缺血损伤

目的评估miR-338-3p对氧糖剥夺(OGD)/复糖复氧(R)神经元损伤的影响及其机制。方法建立小鼠脑中动脉阻塞(MCAO)和神经元氧糖剥夺(OGD)模型;Western blot检测1 h MCAO/R 24、48和72 h小鼠脑梗死区周围皮质(n=5)和1 h OGD/R 0、6、12和24 h神经元(n=5)cPKCγ蛋白表达量;实时定量PCR检测cPKCγ及miR-338-3p mRNA水平;生物信息学分析cPKCγ3′UTR与miR-338-3p结合位点;噻唑兰(MTT)比色法和乳酸脱氢酶(LDH)法测定神经元(n=6)的存活率和凋亡率。采用免疫荧光与高内涵细胞成像分析技术(HCA)检测caspase-3蛋白表达情况。结果1 h MCAO/R 24、48和72 h小鼠脑梗死区周围皮层和1 h OGD/R 0、6、12和24 h神经元中cPKCγ蛋白及mRNA水平均明显上升(P<0.001);cPKCγ3′UTR存在1个miR-338-3p结合位点,miR-338-3p与cPKCγmRNA水平呈相反趋势;过表达miR-338-3p后1 h OGD/R 24 h神经元存活率下降(P<0.001),调亡率上升(P<0.001),caspase-3蛋白平均荧光强度值增高(P<0.001),抑制miR-338-3p后1 h OGD/R 24 h神经元存活率上升(P<0.001),调亡率下降(P<0.001),caspase-3蛋白平均荧光强度值降低(P<0.001)。结论miR-338-3p通过负性调节cPKCγ表达而使神经元存活率上升,凋亡率下降,减轻缺血神经元损伤。

线粒体呼吸链与活性氧

已知有氧真核生物细胞吸收的氧分子绝大部分都是在线粒体呼吸链末端细胞色素氧化酶上通过四步单电子还原生成水。但同时也有1%-2%的氧可在呼吸链中途接受单电子或双电子被部分还原生成超氧(O_2^-·)和过氧化氢(H_2O_2)作为呼吸作用的正常代谢产物。此种来源于线粒体呼吸链的O_2^-·和H_2O_2不但在多种病理的氧化损伤中起关键作用,同样它们也是正常生理条件下对多种细胞过程具有基本调控意义的氧还信号。基于Chance实验室约自20世纪70到90年代的早期研究贡献以及20世纪90年代后其他各实验室的研究新进展,我们聚焦于下述四个相关问题的评述和讨论:(1)由于线粒体内膜面积及其含有的呼吸链复合体酶活力远远高出细胞中所有膜系数量和相关酶活力之总和,因而线粒体呼吸链产生的O_2^-·和H_2O_2构成生物体内最大数量ROS的恒定来源;(2)线粒体呼吸链复合体Ⅲ的Q循环中Q_0位点中半醌自由基(UQH·)已明确是O_2^-·的单电子来源;还原细胞色素C-P66^(SHC)是生成H_2O_2的双电子供体。虽然复合体Ⅰ也是产生线粒体基质内O_2^-·的主要来源,但由于其确切生成位点尚未明确,在in vivo条件下能否产生大量O_2^-·也尚有争议;(3)线粒体呼吸链产生O_2^-·后的分配和跨膜转移涉及其生理病理作用机制和作用靶点等复杂而重要的问题,直到目前尚未意见一致。"质子和O_2^-·循环双回路解偶联模型"整合了目前提出的几种假说的联系点,指出H^+和O_2^-·相互作用生成HO_2·及其跨膜很可能是这一复杂问题的中心环节,并与O_2^-·对"脂肪酸shuttling model"或O_2^-·对"UCPS激活"模型形成了内在的联系;(4)线粒体呼吸形成的ΔP(ΔΨ和ΔpH)能直接控制呼吸链的ROS生成,并以非线性(非欧姆)相关方式通过影响Q循环中的Q_0半醌的氧还态和寿命来调节O_2^-·生成的急速变化,这一发现目前已获多家实验室的证实,业已成为线粒体学界的广泛共识。这样,线粒体呼吸生成的ΔP,除了在ATP合成和离子跨膜转运的经典的生物能量转换中介功能之外,又具有了调控作为细胞氧还信号分子ROS的新功能。线粒体也已不再单纯是细胞的"动力站",业已成为联结线粒体动态结构和功能变化与调节不同细胞事件的多细胞信号级联反应的整合平台。

蛋白激酶Cδ对高葡萄糖刺激的HK-2细胞p66Shc磷酸化及线粒体转位的影响

目的 观察高葡萄糖作用下蛋白激酶C（PKC）δ对人肾小管上皮细胞株（HK-2）p66Shc转录后蛋白磷酸化及线粒体转位的影响.方法 以HK-2细胞作为体外观察的细胞,采用不同浓度的D-葡萄糖进行刺激,分别用实时定量PCR（RT-PCR）和Western印迹法检测PKCδ和p66Shc基因表达及蛋白磷酸化水平;然后将HK-2细胞分为3组：5 mmol/L低葡萄糖组、30 mmol/L高葡萄糖组、30 mmol/L高葡萄糖＋粗糠紫苦素（Rottlerin） 1.0 μmol/L组.采用Western印迹法和细胞免疫荧光方法检测p66Shc蛋白磷酸化水平及其线粒体转位情况.结果 高葡萄糖处理HK-2细胞后,PKCδ和p66Shc mRNA及蛋白磷酸化水平明显高于对照组[其中PKCδ mRNA及其磷酸化蛋白的表达量随着D-葡萄糖浓度（15、30、45 mmol/L）的增加分别上调0.9、1.3和1.6倍及0.4、1.5和2.0倍,均P＜0.05],且呈剂量和时间依赖;高糖＋Rottlerin组p66Shc蛋白磷酸化水平及其线粒体转位明显低于对照组,（高糖＋ Rottlerin组在180 min时线粒体p66Shc磷酸化蛋白表达量下调3.1倍,P＜0.01）.结论 高葡萄糖可诱导HK-2细胞PKCδ和p66Shc的转录及磷酸化,PKCδ可促进高葡萄糖诱导的p66Shc磷酸化及其线粒体转位.

慢性氟中毒对大鼠脑组织蛋白激酶Cβ／衔接蛋白通路的影响

目的观察慢性氟中毒对大鼠脑组织中蛋白激酶cp（proteinkinasecB，PKC[5）／衔接蛋白（p66she）信号通路的影响，探讨氟中毒脑损伤机制。方法SD大鼠30只，按体质量采用随机数字表法分为对照组（饮水氟含量〈0．5mg／L）、低氟组（饮水氟含量为10．0mg／L）、高氟组（饮水氟含量为50．0mg／L），每组10只，雌雄各半，实验期6个月。用蛋白印迹法检测大鼠脑组织中PKCt3、脯氨酰异构酶（Pinl）、p66shc、磷酸化p66shc（phospho—p66shc）蛋白表达；用免疫组织化学方法检测大鼠脑组织中神经元核抗原（NeuN）、p66shc、phospho．p66shc蛋白表达。结果蛋白印迹法检测结果：高氟组大鼠脑组织中PKCl5、phospho—p66she、Pinl蛋白表达[（193．00±57．53）％、（228．21±71．14）％、（201．54±50．86）％]高于对照组[（100．00±21．24）％、（100．00±40．55）％、（100．00±13．35）％，P均〈0．05]。免疫组织化学方法检测结果：高氟组及低氟组大鼠脑组织NeuN蛋白表达[（49．50±12．57）％、（65．66±14．58）％]低于对照组[（100．00±18．32）％，P均〈0．01]，高氟组phospho—p66shc蛋白表达[（242．66±93．01）％]高于低氟组及对照组[（152．53±60．65）％、（100．00±25．63）％，P均〈0．01]，p66shc表达组间比较差异无统计学意义（F=1.01，P〉0．05）。结论慢性氟中毒导致脑组织中PKCβ、Pinl、phospho-p66shc蛋白表达水平升高，可能与慢性氟中毒脑损伤的机制有关。