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目的:研究大气细颗粒物(PM2.5)及不同成分诱导人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)发生铁死亡的规律及其机制,为研究PM2.5神经毒性机制提供依据。方法:选用SH-SY5Y细胞株,分为对照组(去离子水)、阳性对照组(10μmol/L Erastin)、PM2.5染毒组(40、80、160μg/mL PM2.5)、抑制剂组(20μmol/L凋亡抑制剂Z-VAD-FMK,10μmol/L特异性铁死亡抑制剂Fer-1,100μmol/L特异性铁死亡抑制剂去铁胺DFO,20μmol/L坏死性凋亡抑制剂Nec-1)、PM2.5+抑制剂组(在阳性对照组及PM2.5各染毒组基础上分别加入四种抑制剂,剂量同抑制剂组),染毒24h,观察PM2.5诱导SH-SY5Y细胞铁死亡的剂量关系。选用SH-SY5Y细胞分为对照组(去离子水)、不同时间染毒组(40μg/mLPM2.5分别染毒24、48、72h)和不同时间PM2.5+抑制剂组(在不同时间PM2.5各染毒组基础上分别加入四种抑制剂,剂量同上),观察PM2.5诱导SH-SY5Y细胞铁死亡的时效关系。选用SH-SY5Y细胞分为对照组(去离子水),溶剂对照组(1.2%DMSO),PM2.5不同组分染毒组(160μg/mL PM2.5全颗粒、86.4μg/mL水溶性组分,24μg/mL脂溶性组分,49.6μg/mL碳颗粒组分),抑制剂组(10μmol/L特异性铁死亡抑制剂Fer-1,100μmol/L特异性铁死亡抑制剂去铁胺DFO),PM2.5不同组分+抑制剂组(在不同组分染毒基础上分别加入两种铁死亡抑制剂Fer-1、DFO),染毒24h,观察不同成分PM2.5诱导SH-SY5Y细胞发生铁死亡的情况。CCK-8法检测SH-SY5Y细胞存活率,试剂盒检测细胞内MDA含量、SOD活性、GSH含量、GSH-PX活性及Fe2+含量,流式细胞仪检测脂质ROS水平,Western blot检测HO-1、Nrf2、GPX4、SLC7A11、FPN1蛋白含量。结果:随PM2.5染毒剂量的增加,SH-SY5Y细胞存活率、SOD活性、GSH含量、GSH-PX活性均呈下降趋势(P趋势<0.001),MDA含量、Fe2+含量、脂质ROS水平均呈上升趋势(P趋势<0.001);40、80、160μg/mL PM2.5染毒组及Erastin处理组细胞存活率均明显低于对照组(P<0.01);凋亡抑制剂Z-VAD-FMK可使40、80、160μg/mL PM2.5染毒组及Erastin处理组细胞存活率、SOD含量明显升高(P<0.01),MDA含量明显下降(P<0.01),可使80、160μg/mL PM2.5染毒组及Erastin处理组脂质ROS水平明显下降(P<0.01);各组GSH含量及GSH-PX活性无明显变化(P>0.05);铁死亡抑制剂Fer-1、DFO可使80、160μg/mL PM2.5染毒组及Erastin处理组,细胞存活率、SOD、GSH含量、GSH-PX活性明显上升(P<0.05),MDA、Fe2+含量、脂质ROS水平明显下降(P<0.01);坏死性凋亡抑制剂Nec-1干预各染毒组,各项指标均无明显变化(P>0.05);Western blot结果显示,随PM2.5染毒剂量的增加,HO-1、Nrf2、GPX4、SLC7A11蛋白含量均呈下降趋势(P趋势<0.001);与对照组相比,80μg/mL、160μg/mL PM2.5染毒组HO-1、Nrf2、GPX4、SLC7A11蛋白表达量均明显下降(P<0.01);各剂量染毒组FPN1蛋白表达量均无明显变化(P>0.05)。随着PM2.5染毒时间的延长,SH-SY5Y细胞存活率、SOD活性、GSH含量、GSH-PX活性均呈下降趋势(P趋势<0.001),MDA含量、Fe2+含量、脂质ROS水平均呈上升趋势(P趋势<0.001);Z-VAD-FMK干预仅可使24h、48h、72h PM2.5染毒组细胞存活率、SOD含量明显升高(P<0.01),MDA含量明显下降(P<0.01),72h PM2.5染毒组脂质ROS水平下降(P<0.01);铁死亡抑制剂Fer-1、DFO干预48h、72h PM2.5染毒组后,细胞存活率、SOD活性、GSH含量、GSH-PX活性明显上升(P<0.05),MDA、Fe2+含量、脂质ROS水平明显下降(P<0.01);坏死性凋亡抑制剂Nec-1干预各染毒组,各项指标均无明显变化(P>0.05);Western blot结果显示,随PM2.5染毒时间的延长,HO-1、Nrf2、GPX4、SLC7A11蛋白含量均呈下降趋势(P趋势<0.001);与对照组相比,48h、72hPM2.5染毒组HO-1、Nrf2、GPX4、SLC7A11蛋白表达量明显下降;不同时间染毒组FPN1蛋白表达量均无明显变化(P>0.05)。PM2.5脂溶性成分(Po)、水溶性成分(Pw)及碳颗粒成分(Pc)染毒组,细胞存活率明显低于相应对照组(P>0.05);铁死亡抑制剂Fer-1、DFO干预可使PM2.5、Po染毒组细胞存活率、SOD活性、GSH含量、GSH-PX活性明显上升(P<0.05),MDA、Fe2+含量、脂质ROS水平明显下降(P<0.01),Pw、Pc染毒组均无明显变化(P>0.05);Western blot结果显示,PM2.5、Po染毒组均可使得HO-1、Nrf2、SLC7A11、GPX4蛋白表达量均明显低于相应对照组(P<0.01),FPN1蛋白含量无明显变化(P>0.05);Pw、Pc染毒组均不引起上述蛋白含量变化(P>0.05)。结论:PM2.5暴露可诱导SH-SY5Y细胞发生凋亡,随着剂量增加及时间延长,可诱发出现铁死亡,可能与其脂溶性成分有关。Fer-1和DFO对PM2.5诱导的SH-SY5Y细胞铁死亡有抑制作用。