柑橘川陈皮素对缺氧诱导的滋养层细胞凋亡的保护作用及机制研究

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子痫前期、宫内生长受限、早产等妊娠并发症及围产期不良结局的发生常伴随着胎盘缺氧的产生,严重威胁妊娠母亲及子代的健康。川陈皮素(NOB)广泛存在于柑橘皮渣中是一种具有六个甲氧基的黄酮类化合物。美国食品药品管理局(FDA)认为川陈皮素是无毒的膳食植物化学物质,可添加到橙汁、果汁混合物、果汁饮料、酱汁、谷物棒、热谷物和糕点等日常饮食中。有研究报道发现川陈皮素具有抗凋亡作用,但其对缺氧诱导的胎盘细胞凋亡是否具有保护作用尚不清楚。本研究首先用川陈皮素处理人胎盘绒毛癌细胞系(BeWo细胞系)、妊娠期大鼠及斑马鱼幼鱼,从分子水平、形态及胎鼠和幼鱼发育层面,采用流式细胞技术、实时荧光定量PCR(RT-q PCR)、蛋白质印迹等方法,观察川陈皮素对BeWo细胞、胎盘细胞及胎鼠和斑马鱼幼鱼大脑细胞凋亡的影响;在此基础上,采用氯化钴构人胎盘滋养层细胞缺氧模型(人绒癌JEG-3细胞系和人胎盘绒毛癌BeWo细胞系)、采用子宫灌注压力结扎(RUPP)手术构建妊娠大鼠胎盘和胎鼠大脑缺氧模型、采用含有5%氧气的缺氧培养箱构建斑马鱼幼鱼大脑缺氧模型,研究川陈皮素对缺氧诱导滋养层细胞凋亡、大鼠胎盘细胞、胎鼠及斑马鱼幼鱼脑细胞凋亡的保护作用;最后,采用分子对接和分子动力学、紫外-可见光谱、荧光光谱、圆二色谱、基因敲低等手段,研究川陈皮素发挥抗凋亡作用的机制。研究主要结果如下:(1)与对照组相比,10和33μM川陈皮素处理组BeWo细胞的晚期凋亡率没有统计学差异;100μM川陈皮素处理48小时可显著上调细胞活力,并降低细胞凋亡率,显著上调BCL2和BCLXL蛋白表达水平,显著下调cl-PARP和P53蛋白水平,说明川陈皮素对BeWo细胞凋亡具有一定的保护作用。(2)妊娠期川陈皮素暴露对妊娠大鼠体重及器官系数、妊娠结局、大鼠胎盘及胎鼠组织形态均无显著性影响。与对照组相比,川陈皮素处理组孕鼠胎盘及胎鼠大脑cl-PARP蛋白表达水平显著下调,P53的m RNA及蛋白水平显著下调、BCL2/BAX m RNA及蛋白比值显著上调,但胎盘及胎鼠脑组织切片的TUNEL/DAPI染色及AO/EB染色试验未显示统计学差异。上述结果提示川陈皮素对大鼠胎盘及胎鼠大脑细胞凋亡具有一定的保护作用。(3)川陈皮素(10、100和1000 n M)暴露对生命早期斑马鱼不存在任何发育毒性。斑马鱼幼鱼的行为学在对照组、10 n M川陈皮素处理组及100 n M川陈皮素处理组之间不存在显著性差异,而在1000 n M川陈皮素处理后斑马鱼幼鱼的移动距离和移动速度得到的提高。斑马鱼幼鱼大脑的Hif1α的m RNA和蛋白水平、LDH活力和CS活力在1000 n M川陈皮素处理都显著性下调,说明川陈皮素干预促进斑马鱼幼鱼大脑对氧气代谢能力。1000 n M川陈皮素干预后斑马鱼幼鱼大脑的p53、mdm2、p21基因水平下调、bcl2/bax基因比率增加,说明川陈皮素降低斑马鱼幼鱼大脑的细胞凋亡。(4)采用氯化钴可分别构建缺氧诱导JEG-3和BeWo细胞系凋亡模型。川陈皮素对缺氧诱导的JEG-3和BeWo细胞系的凋亡具有保护作用。100μM川陈皮素的处理下调HIF1α的m RNA和蛋白质水平,缓解细胞周期在G1期停滞。100μM川陈皮素暴露后下调JEG-3和BeWo细胞P53和P21的m RNA和蛋白质水平;并上调JEG-3细胞的BCL2/BAX m RNA和蛋白质比率上调,但对BeWo细胞的BCL2/BAX比率没有影响(5)采用RUPP手术构建妊娠大鼠胎盘及胎鼠大脑缺氧模型。RUPP处理导致妊娠大鼠胎盘及胎鼠大脑严重缺氧并且造成损伤,这些损伤在妊娠期孕0.5天-孕17.5天采用川陈皮素处理得到缓解。川陈皮素干预下调RUPP妊娠大鼠胎盘及胎鼠大脑的P53、MDM2及P21的m RNA和蛋白水平,上调BCL2/BAX的m RNA和蛋白比值。这些结果说明川陈皮素缓解由RUPP导致妊娠大鼠胎盘及胎鼠大脑细胞凋亡,从而减轻RUPP妊娠大鼠胎盘及胎鼠大脑损伤。(6)采用含有5%氧气的缺氧培养箱成功构建斑马鱼幼鱼大脑缺氧模型。生命早期川陈皮素干预可以减轻斑马鱼大脑缺氧,表现为Hif 1α的m RNA和蛋白水平下调,及LDH活性下降。川陈皮素干预可以缓解由缺氧引起的斑马鱼幼鱼行为学能力的抑制,表现为斑马鱼移动距离和移动速度得到恢复。缺氧导致斑马鱼幼鱼大脑凋亡相关基因p53、mdm2、p21基因水平增加、bcl2/bax比率下降,这些改变均在川陈皮素干预后都得到了缓解。这些结果说明川陈皮素缓解由缺氧引起斑马鱼幼鱼大脑缺氧损伤、提高斑马鱼的运动能力。(7)分子对接和动力学发现川陈皮素能够与人重组P53蛋白能够自发结合,导致P53蛋白构象发生变化,这种结合也通过紫外-可见光谱,荧光光谱和圆二色性得到证实。缺氧导致BeWo细胞凋亡,并增加细胞周期在G1期的阻滞。与缺氧对照组相比,BeWo细胞在敲低P53基因后,细胞凋亡及细胞周期在G1期的阻滞显著性下调,而川陈皮素干预并不会改变敲低P53基因的Bewo细胞其细胞凋亡和细胞周期在G1的分布。这些结果说明川陈皮素可能通过调节P53信号通路缓解缺氧诱导的细胞凋亡。
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