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目的:我们前期的研究表明,体循环中高表达的内源性促炎性肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)在阴茎组织中可诱导氧化应激(Oxidative stress),促进活性氧簇( reactive oxygen species,ROS)生成,在外周组织参与了糖尿病性勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED)的发病机制;同时我们还发现,TNF-α及其受体在雄性糖尿病大鼠下丘脑室旁核区域的表达显著上调,但目前尚无TNF-α在中枢内调控糖尿病雄性性功能障碍发病机制的相关报道。本离体实验的研究目的在于:1)证明TNF-α可诱导NG108-15细胞(小鼠神经母细胞瘤细胞×大鼠神经胶质瘤细胞之融合细胞)氧化应激,描述ROS生成的变化特征;2)明确TNF-α诱导NG108细胞ROS生成的细胞内来源与途径,着重探讨NADPH氧化酶在TNF-α诱导的ROS生成过程中相关亚基的表达变化;3)研究TNF-α诱导的氧化应激对NG108-15细胞神经性一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase,nNOS)表达的影响,从而提示TNF-α在中枢水平参与糖尿病男性性功能障碍发生发展的可能机制。 材料和方法:在体外选用分化NG108-15细胞,以不暴露TNF-α组为阴性对照组(NC),以Rosup(50μg/mL)或TNF-α(100pg/mL)处理12h为阳性对照组(PC),以不同浓度(1,10,100,1000pg/mL)TNF-α暴露处理不同时间(2,6,12,24h)为实验组,采用DCFH-DA染色流式细胞术检测细胞内ROS变化情况;应用强效抗氧化剂NAC不同浓度(6,60,600,6000,60000μM)预处理细胞后,再以100pg/mL的TNF-α刺激12h以诱导氧化应激,流式细胞术检测细胞内 ROS变化情况;应用NADPH氧化酶特异性抑制剂APO、DPI,线粒体特异性抑制剂ROT、MITO预处理细胞后,再以100pg/mL的TNF-α刺激12h以诱导氧化应激,流式细胞术检测细胞内ROS变化情况;应用qPCR技术分析(10,100,1000pg/mL)TNF-α刺激前后细胞内 NADPH氧化酶家族及其亚组分的基因表达水平变化;应用Western blot方法检测NOX2及其亚组分p47phox和Rac-1的表达;应用Western blot检测不同浓度(1,10,100,1000pg/mL)TNF-α处理对NG108-15细胞nNOS的表达的影响以及100pg/mL TNF-α联合APO、DPI处理后细胞nNOS的表达变化。 实验结果: 1. TNF-α处理NG108-15细胞,与阴性对照组相比,流式细胞术结果显示实验组ROS水平显著升高(p<0.05),且随着TNF-α处理时间和浓度的增加,实验组ROS荧光强度呈依赖性增强。 2.以NAC预孵育的实验组,与阳性对照组相比,流式细胞术结果显示实验组ROS生成显著减少(p<0.05),且随着NAC处理浓度的增加,实验组ROS荧光强度呈依赖性减弱。 3.以线粒体电子传递链抑制剂ROT、线粒体活性氧清除剂Mito-TEMPO预孵育的实验组,与阳性对照组相比,流式细胞术结果显示ROS荧光强度没有差异(p>0.05);以NADPH氧化酶特异性抑制剂DPI、APO预孵育的实验组,与阳性对照组相比,ROS荧光强度显著降低(p<0.05),而与阴性对照组无明显差异(p>0.05)。 4.NG108-15细胞不表达NOX1,NOX4和p40phox,主要表达NOX2,NOX3和亚组分p22phox、p47phox、p67phox和Rac-1。而经TNF-α(10,100,1000pg/mL)刺激后,表达谱不发生变化,但是亚基基因转录水平发生改变。其中NOX2、NOX3、p47phox和Rac-1无显著改变(p>0.05),在一定的浓度范围内,p22phox、p67phox随着TNF-α处理浓度的升高其mRNA表达水平都有不同程度的上调(p<0.05)。 5.TNF-α处理NG108-15细胞,与阴性对照组相比,随着TNF-α浓度的升高,细胞内gp91phox,p47phox,Rac-1蛋白的表达呈剂量依赖性升高(p<0.05)。 6.TNF-α处理NG108-15细胞,与阴性对照组相比,1pg/mL的TNF-α对细胞内nNOS的生成无显著影响(p>0.05),但随着TNF-α处理浓度的持续升高,nNOS蛋白的表达水平呈剂量依赖性降低(p<0.05);而以NADPH氧化酶特异性抑制剂DPI、APO预孵育的细胞,与阳性对照组相比nNOS蛋白表达显著降低(p<0.05),与阴性对照组无明显差异(p>0.05)。 结论:TNF-α可显著促进NG108-15细胞内ROS生成增加,提高胞内氧化应激水平;ROS生成增加主要来源于胞内NADPH氧化酶途径;TNF-α主要通过上调NOX2及相关亚基的表达提升细胞氧化应激水平;TNF-α可以显著降低NG108-15细胞nNOS蛋白的表达,而NADPH氧化酶特异性抑制剂APO、DPI可以抑制上述效应。以上结果提示,TNF-α可能通过诱导神经细胞氧化应激水平升高并影响细胞内nNOS合成从而从中枢水平参与糖尿病性男性勃起功能和性行为的调控。