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背景 白内障是导致全世界范围内视觉损伤的主要原因,同时也是导致我国视力下降的主要原因。糖尿病患者白内障发病率较其他人群高,而且发生年龄提前,白内障的成熟较快。目前手术被认为是白内障唯一有效的治疗方法,但糖尿病性白内障患者的手术给手术医生带来了一系列的问题,如角膜上皮细胞增生,角膜敏感性降低,上皮和内皮屏障功能改变,以及角膜伤口愈合较慢。糖尿病视神经病变和虹膜色素上皮细胞由于糖原累积而发生变化导致白内障手术期间瞳孔缩小和术中瞳孔扩张差等,同时不可避免地给患者术后带来并发症如黄斑水肿和视网膜病变加速。 糖尿病性白内障的发生不仅使患者生活质量下降,也给医疗保障系统、社会和患者本人增添了巨大的经济负担。白内障发病延迟10年预计将必须行白内障摘除的人次减少一半。人晶状体上皮细胞(Human lens epithelial cells,HLECs)是人晶状体在维持晶状体透明度方面起着致关重要的作用,研究表明HLECs凋亡是大多数白内障(除先天性白内障以外)形成的主要细胞学基础。高浓度的葡萄糖致HLECs氧化应激被认为是糖尿病性白内障的主要发病机制。 核心蛋白多糖(Decorin)是富含亮氨酸的小蛋白聚糖家族的成员,其结构由单一的糖胺聚糖链与其核心蛋白相连。Decorin通过其多样性结合特性与不同配体结合激活或抑制受体信号传导参与多种生化活动。研究表明Decorin具有抗氧化及抗凋亡作用,但目前鲜少见Decorin对糖尿病性白内障防治的研究报道。 目的 探讨Decorin对高糖条件下HLE-B3凋亡及氧化应激水平的影响,为糖尿病性白内障的药物防治提供依据。 方法 1.体外培养人晶状体上皮细胞株(HLE-B3)于体积分数为 10%胎牛血清的低浓度葡萄糖(5.5mmol/L)DMEM培养液中,以高浓度葡萄糖建立氧化应激模型诱导HLE-B3凋亡的发生。加入不同浓度梯度葡萄糖(40mmol/L、50mmol/L、60mmol/L)培养细胞24h、48h,应用Annxin V-FITC/PI凋亡试剂盒检测各组细胞凋亡率,选出最佳刺激葡萄糖浓度和最佳刺激时间。用于后续指标检测。 2.实验分组:正常对照组(NC)、60mmol/L高糖组(high glucose,HG)、decorin(50nmol/L)+高糖(60mmol/L)组(decorin treatmentgroup,DG)。流式细胞术检测细胞凋亡情况。 3.细胞培养相同时间后提取NC组、HG组、DG组蛋白,western blot检测凋亡蛋白Bax和Bcl-2的表达。 4.流式细胞术检测各组HLE-B3细胞内活性氧(ROS)表达水平的情况。 5.酶标仪检测各组细胞总超氧化物歧化酶(T-SOD)酶活力及还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG)的变化。 结果 1.流式细胞仪凋亡检测结果显示:细胞培养相同时间,细胞的凋亡率随着葡萄糖的浓度增加,凋亡率增加,在培养 24h 时,正常对照组凋亡率为(1.97±0.25),葡萄糖浓度分别为 40mmol/L、50mmol/L、60mmol/L 时细胞凋亡率分别为(4.20±0.20)、(7.63±0.47)、(11.80±0.72),整体差异有统计学意义(P<0.001);在培养48h时,正常对照组凋亡率为(2.80±0.26),葡萄糖浓度分别为40mmol/L、50mmol/L、60mmol/L时细胞凋亡率分别为(6.50±0.50)、(11.50±0.50)、(16.17±0.60),整体差异有统计学意义(P<0.001);在相同葡萄糖浓度(60mmol/L)的培养液的情况下,HLE-B3的凋亡率随着时间(24h、48h)的延长,细胞凋亡率逐渐增加,差异有统计学意义(P<0.001)。 2.细胞培养48h,HG组与NC组相比,细胞凋亡率明显增加(P=0.000),Western blot检测NC组与HG组凋亡相关蛋白,NC、HG组Bax的表达量分别为(0.12±0.02)、(0.47±0.02),高糖使HLE-B3表达Bax蛋白增加,差异有统计学意义(P=0.000);NC 组与 HG 组抗凋亡蛋白 Bcl-2 相对表达量分别为(0.25±0.03)、(0.11±0.02),高糖使HLE-B3表达Bcl-2蛋白表达减少,差异有统计学意义(P=0.001);NC组与HG组Bcl-2/Bax比值分别为(2.2±0.10)、(0.22±0.02),高糖降低Bcl-2/Bax比值(P=0.000);流式细胞术检测NC组和HG组细胞内ROS的生成,HG组HLE-B3细胞内ROS生成明显升高,约为NC组7倍,两组间差异有统计学意义(P=0.000);酶标仪检测NC组与HG组细胞内T-SOD酶活性明显降低,分别为(107.00±14.73)U/mg protein、(64.67±4.16) U/mg protein,两组差异有统计学意义(P=0.008);酶标仪检测NC组与HG组细胞内 GSH/GSSG 比值分别为(3.29±0.19)、(0.41±0.07),高糖使 HLE-B3细胞内GSH的比例减少,差异均有统计学意义(P=0.000)。 3.Decorin预处理细胞2h即DG组,Decorin干扰细胞凋亡率的增加,DG组细胞凋亡率为(3.13±0.16),与HG组细胞凋亡率(16.17±0.60)相比明显降低(P=0.000);wstern blot检测结果显示,DG组与HG组Bax相对表达量分别为(0.13±0.02)、(0.47±0.02),Decorin干扰高糖介导的HLE-B3细胞的Bax相对表达增加,差异有统计学意义(P=0.000);DG组与HG组Bcl-2相对表达量分别为(0.23±0.02)、(0.11±0.02),Decorin干扰高糖介导的HLE-B3细胞Bcl-2的相对表达减少,差异有统计学意义(P=0.002),DG组与HG组Bcl-2/Bax比值分别为(1.71±0.09)、(0.22±0.02),Decorin干扰高糖介导的HLE-B3细胞 Bcl-2/Bax的相对表达减少,差异有统计学意义(P=0.000);流式细胞术检测 DG 组与 HG 组 HLE-B3 细胞内 ROS 相对荧光强度分别为(17 609.97±1387.94)、(71 113.63±472.08),差异有统计学意义(P=0.000);酶标仪检测 DG 组与 HG 组细胞内 T-SOD 酶活力分别为(111.33±10.26)U/mg protein、(64.67±4.16)U/mg protein,差异有统计学意义(P=0.005),酶标仪检测DG组与HG组细胞内GSH/GSSG分别为(3.03±0.16)、(0.41±0.07),差异有统计学意义(P=0.000)。 结论 高糖可致体外培养的HLE-B3细胞氧化损伤及凋亡率增加;Decorin可抑制 高糖条件下HLE-B3的凋亡和氧化应激水平。