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目的: 年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)又称老年黄斑变性,能够导致中心视力不可逆性丧失,是一种重要的致盲眼底性疾病。AMD分为湿性和干性,两种AMD在不同病程时期与视网膜色素上皮细胞(RPE)的萎缩、死亡与炎症,氧化应激等有着密切的关系,因此,研究在RPE细胞中具有抗炎、抗氧化作用的潜在的药物具有十分重要的意义。本课题组前期研究发现低剂量可逆性泛素-蛋白酶体抑制剂MG-132在ARPE-19细胞中通过激活PPAR-α(proliferation-activated peroxisome receptor alpha)途径起到抗炎、抗氧化作用,但是相对性的低剂量不可逆性泛素-蛋白酶复合体抑制剂在RPE中的抗炎、抗氧化机制不清,本课题选用两种常用的不可逆性蛋白酶-复合体抑制剂LA(clasto-lactacystinβ-lactone)和Epo(epoxomicin),研究在低剂量时其抗炎、抗氧化的机制,从而为AMD的治疗提供潜在的新的理论依据。 方法: 1.检测LA/Epo对ARPE-19细胞的保护作用 (1)细胞活性增殖实验(MTS) 用不同低剂量的LA或Epo处理ARPE-19细胞18 h后,再用VK3(20μM)/HNE(15μM)处理18h,加MTS检测试剂,孵育2-4 h后检测吸光度。 (2)细胞凋亡实验 因为MTS值高低不仅可以反应细胞凋亡情况的变化,也可反应细胞增殖情况的变化,本部分通过检测细胞提取物中的Caspase-3来证明MTS值在本实验情况下与细胞的凋亡情况是否正相关。 2.泛素-蛋白酶体活性检测实验 用不同浓度的LA或Epo处理ARPE-19细胞后,用非变性细胞裂解液裂解细胞并收集蛋白。在Ex380 nm,Em440 nm下检测荧光值,用荧光值与蛋白质的比值来表示蛋白酶体的活性。 3.泛素-蛋白酶体抑制剂激活自噬途径及原理分析 (1) Western Blot实验 用保护剂量的LA/Epo处理ARPE-19细胞18~24 h后,提取蛋白质,检测自吞噬相关蛋白ATG5、ATG7、LC3Ⅰ,LC3Ⅱ、p62的含量;并检测PI3-AKT-mTOR、通路相关蛋白。 (2)免疫荧光共聚焦实验 ARPE-19种植到poly-D-lysine包被的载玻片上,用1μM LA或者10 nM Epo预处理细胞18~24 h,进行溶酶体染色以及免疫荧光实验标记LC3抗体,染细胞核及封片后在共聚焦荧光显微镜下进行观察拍片。 (3) ATG7敲减实验及后续细胞活性增殖实验 接种适量的细胞于6孔板中,采用75 nmol/L siRNA转染ARPE-19细胞,6~8h后换成完全培养基;转染后72 h收集蛋白,测定ATG7的蛋白表达水平。与转染ATG scramble siRNA对比,在ATG敲减的细胞中,检验低剂量的LA或EPO抵抗VK3毒性的变化。 结果: 1.低剂量Epo可以减少由于4-HNE/VK3引起的氧化损伤,起到保护ARPE-19细胞的作用,并且这种保护作用可以被自噬抑制剂Baf所逆转。同样,低剂量的LA对ARPE-19细胞的保护作用也可以被Baf逆转。 2.低剂量的LA或Epo预处理ARPE-19细胞后,均能够增加自噬相关蛋白ATG5、ATG7的表达,并增加LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的转换;在低剂量时,减少p62的蛋白水平,高剂量时逆转p62的蛋白水平。该保护剂量的LA或EPO抑制PI3-AKT-mTOR通路,减少p-mTOR、p-AKT蛋白表达水平。 3.免疫荧光共聚焦实验结果显示,LA或Epo处理ARPE-19细胞后诱导LC3与溶酶体共定位区域增加。采用siRNA对ATG7蛋白敲减后进行MTS实验,发现低剂量LA和Epo处理后, ATG7敲减后的细胞抗氧化保护作用明显下降。 结论: 低剂量的Epo或LA能够抵抗4-HNE/VK3引起的氧化损伤,起到保护ARPE-19细胞的作用。LA或Epo对细胞的这种保护作用可以被自噬抑制剂Baf逆转;并且LA或Epo均能使自噬相关蛋白表达水平上升,敲减ATG7减少LA或EPO的保护作用,说明LA或Epo抗氧化性损伤部分是通过激活自噬途径,而且可能是通过抑制PI3K/Akt/mTOR途径来激活自噬。本课题从新的角度探讨了低浓度泛素-蛋白酶体抑制剂对ARPE-19细胞的抗炎、抗氧化保护作用,该研究为AMD的治疗提供了新的理论依据,也为低浓度蛋白酶体抑制剂作为一种新的抗炎、抗氧化药物提供了理论依据。