石崯力,王旭,趙云,邱玲艷,徐奚如,孫斯凡
(南京中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院,江蘇 南京 210029)
糖尿?。╠iabetes mellitus,DM)是一種復(fù)雜、普遍的全球性慢性疾病,DM 患者中約有90%為2型糖尿?。═2DM)。糖尿病合并認知功能障礙(diabetic cognitive dysfunction,DCD)是由于T2DM 病情進展對患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)所造成的不同程度的損害,具體表現(xiàn)為學習和空間能力減退、注意力不集中、健忘,嚴重可導致不可逆性癡呆[1],發(fā)病率約為30%[2],具有病程長、難治愈、預(yù)后差的特點,對患者的生存和預(yù)后帶來不同程度影響。海馬是學習記憶的重要神經(jīng)中樞,其結(jié)構(gòu)、功能變化在DCD 的發(fā)生和發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),海馬區(qū)神經(jīng)元異常凋亡會導致衰老大鼠出現(xiàn)不同程度的學習和記憶障礙[3]。在持續(xù)性高血糖環(huán)境下海馬區(qū)星形膠質(zhì)細胞可出現(xiàn)不同程度損傷,引起細胞功能和形態(tài)上的變化,細胞內(nèi)活性氧累積、凋亡增加、神經(jīng)炎性反應(yīng)增強,導致神經(jīng)毒性改變。此外,細胞自噬異常與細胞凋亡密切關(guān)聯(lián)[4]。適度的自噬可以調(diào)節(jié)海馬神經(jīng)電活動從而抑制細胞凋亡。然而,過度自噬也會導致細胞程序性死亡[5],這與高糖誘導海馬區(qū)細胞損傷致使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)(endoplasmic reticulum stress,ERS)加重,誘發(fā)蛋白啟動未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response,UPR)密切相關(guān)[6]。基于上述研究,人們認為海馬區(qū)域神經(jīng)元凋亡和過度自噬可能與認知障礙有著潛在關(guān)聯(lián),通過某種方式抑制海馬神經(jīng)元的凋亡、氧化應(yīng)激和過度自噬是改善學習和記憶缺陷的一種新策略。
“糖脂清”(TZQ)由黃精、鬼箭羽、枸杞子、澤蘭、炒僵蠶5 味中藥組成。方中黃精補氣養(yǎng)陰、健脾益腎,鬼箭羽活血化瘀,枸杞子益氣滋腎、補肝明目,澤蘭活血祛瘀、利水消腫,炒僵蠶熄風止痙、祛風止痛、化痰散結(jié),全方共奏補腎活血化瘀、理氣化痰通絡(luò)之效,是王旭教授根據(jù)多年臨床經(jīng)驗與中醫(yī)基礎(chǔ)理論相結(jié)合創(chuàng)制的中醫(yī)經(jīng)驗方,并獲得國家專利(101829271A)?,F(xiàn)代藥理研究表明,黃精、鬼箭羽、枸杞子均具有改善糖脂代謝紊亂、提高免疫力、抗炎抗氧化和調(diào)節(jié)免疫的功效[7-9];澤蘭在保肝、降低血脂、抗凝血和抗氧化等方面效果良好[10];僵蠶具有保護神經(jīng)元、抗炎、抗驚厥和抗凝的作用[11]。前期研究表明[12-14],TZQ 不僅能顯著降低糖尿病大鼠血糖水平,改善胰島素抵抗,修復(fù)胰島素信號通路以改善糖脂代謝水平,還可調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)激因子和蛋白的表達,抑制海馬區(qū)神經(jīng)元凋亡,改善DCD 大鼠記憶能力,但具體效果和作用機制仍不明確。本研究將從體外實驗層面驗證TZQ 通過降低神經(jīng)元凋亡、改善氧化應(yīng)激水平和調(diào)控自噬層面對高糖誘導下HT22 細胞的具體作用機制,明確TZQ 治療DCD 的療效,為其可能成為改善DCD 有效且可行的候選藥物提供理論支持。
18 只Wistar 大鼠,由青龍山動物養(yǎng)殖場提供,動物實驗符合南京中醫(yī)藥大學倫理委員會標準,編號:012071001686。大鼠飼養(yǎng)于南京中醫(yī)藥大學動物實驗動物中心的清潔動物飼養(yǎng)室,溫度18~25 ℃,濕度40%~55%,12 h/12 h晝夜交替光照,噪聲<60 dB。
小鼠HT22 海馬神經(jīng)元細胞購于武漢普諾賽生命科技有限公司。
TZQ組成:黃精、炒僵蠶、鬼箭羽、枸杞子、澤蘭,全部中藥飲片購于江蘇省中醫(yī)院中藥房,符合2015年版《中華人民共和國藥典》(一部)及相關(guān)項下規(guī)定。按照人與大鼠體表面積換算系數(shù)6.75 大鼠的等效劑量[15],將成人每日每公斤體重用藥量的10 倍作為低劑量組,成人每日每公斤體重用藥量的20 倍作為中劑量組,成人每日每公斤體重用藥量的40 倍作為小鼠高劑量組,選用中藥水煎劑,將黃精、炒僵蠶、鬼箭羽、枸杞子、澤蘭浸泡30 min 后,煎煮成濃度為含生藥量1.2 g/mL 的湯劑,4 ℃保存?zhèn)溆?。給藥前將藥物復(fù)溫至室溫使用。取一定量的鹽酸二甲雙胍置于已滅菌的10 mL 離心管,以雙蒸水作為溶劑配置成1 mg/mL 的二甲雙胍母液,充分振蕩混勻并使用0.22 μm 濾頭過濾,4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
超氧化物歧化酶測定試劑盒(批號:A001-3)、丙二醛測試盒(批號:A003-1)、乳酸脫氫酶試劑盒(批號:A020-2)購自南京建成生物工程研究所;RIPA 裂解液(批號:P0013B)、脫脂奶粉(批號:P0216)、青霉素-鏈霉素溶液(批號:C0222)、辣根過氧化物酶標記山羊抗小鼠IgG(H+L)(批號:A0216)、辣根過氧化物酶標記山羊抗兔IgG(H+L)(批號:A0208)、Caspase-3 一抗(批號:AC030)、Bax 一抗(批號:AB026)、Bcl-2一抗(批號:AB112)、Hoechst 33342 染色液(批號:C1025)、PBS(批號:C0221A)購自碧云天生物技術(shù)有限公司;JNK 一抗(批號:66210-1-Ig)、Lamp2 一抗(批號:66301-1-Ig)、SIRT1(批號:60303-1-Ig)購自武漢三鷹生物科技有限公司;β-actin 一抗(批號:bs-0061R)購自Bioss 公司;鹽酸二甲雙胍(批號:419K025)、4%多聚甲醛(批號:20170323)購自Solarbio公司;DMEM 培養(yǎng)基(批號:8121441)、0.25%Trypsin-EDTA(批號:2186974)、胎牛血清(批號:SA210407)購 自Gibco 公 司;TritonX-100(批 號:MKBW1852V)購自Sigma 公司;Alexa 488 耦聯(lián)親和純化山羊抗小鼠IgG(H + L)(批號:K1204)購自APE BIO公司。
恒溫CO2培養(yǎng)箱(HERAcell 150i);凝膠成像系統(tǒng)(ImageQuant LAS 4 000mini);Western Blot 電泳槽(上海天能科技有限公司);多功能酶標儀(PE enspire);高速冷凍離心機(Eppendorf,Centrifuge 5 430R);臺式恒溫振蕩器(中國上海精宏實驗設(shè)備有限公司,THZ-312);生物熒光倒置顯微鏡(日本Olympus BX43);天平(德國賽多利斯E200)。
將18 只Wistar 大鼠以大鼠維持飼料(碳水化合物60%、蛋白質(zhì)22%、脂肪4.0%)飼養(yǎng),自由進食、飲水。正式實驗開始前先適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,按照隨機數(shù)字表隨機分為正常組、二甲雙胍組、TZQ低劑量組、TZQ中劑量組、TZQ 高劑量組,二甲雙胍組給藥劑量為0.3 g/kg[16],按照“1.3”項下計算出TZQ 低、中、高劑量組給藥劑量分別為4.5、9、18 g/kg,每日分2次給藥,正常組給予等量生理鹽水灌胃。灌胃第7 天下午于給藥90 min 后取各組大鼠腹主動脈血10~15 mL,3 000 r/min 離心15 min,取上清液,56 ℃水浴箱中30 min滅活,0.22 μm過濾器除菌,后放置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
配置海馬神經(jīng)元細胞株HT22 使用含有10%胎牛血清、1%青霉素-鏈霉素的DMEM 培養(yǎng)基,水浴復(fù)蘇凍存的HT22 細胞,置于37 ℃,正常培養(yǎng)條件下(氣體參數(shù)設(shè)置為:21%O2、74%N2、5%CO2)的細胞培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。待HT22 細胞密度達到80%左右,將細胞均勻鋪板至6 孔板、12 孔板、96 孔板中進行后續(xù)實驗。將對數(shù)生長期的HT22 細胞,小心倒掉上清培養(yǎng)基,用PBS 清洗2 次,每次時間為1 min,棄去PBS,加入1 mL的0.25% 胰酶,在細胞培養(yǎng)箱內(nèi)進行消化30 s~1 min,用培養(yǎng)基終止消化,反復(fù)吹打、重懸,后轉(zhuǎn)移至高速離心機以1 000 rpm/min離心3.5 min,離心完畢后棄上清,加入3 mL培養(yǎng)基進行傳代和接種。
取對數(shù)生長期的HT22 細胞,經(jīng)消化、吹打、離心后,以5 × 104/mL 的密度均勻接種于96 孔板中,用25、50、100、125、150、200、225、250、300 mmol/L 濃度葡萄糖干預(yù)細胞,分別干預(yù)24 h和48 h,并另外設(shè)置空白孔(不含有細胞僅含有培養(yǎng)基),每組細胞平行設(shè)置5個復(fù)孔。處理結(jié)束后每孔加10 μL的CCK-8試劑,37 ℃細胞培養(yǎng)箱孵育1~1.5 h,使用酶標儀于450 nm 波長處讀取各組細胞光密度(OD)值。以濃度-生存曲線作出回歸方程由此求出半數(shù)致死濃度(lethal concentration 50,LC50)。細胞活力計算公式如下:
細胞存活率(%)=(實驗組OD均值-空白組OD均值)/(對照組OD均值-空白組OD均值)×100%
待細胞生長穩(wěn)定,均勻接種在6 孔板中,每孔2 mL,待HT22 細胞生長穩(wěn)定后進行分組,具體分為:空白組(Con)、模型組(DM)、二甲雙胍含藥血清組(Met)、低劑量含藥血清組(TZQ-L)、中劑量含藥血清組(TZQ-M)、高劑量含藥血清組(TZQ-H),小心將6 孔板內(nèi)的完培吸出,按照“2.3”項下篩選出的最適造模濃度的高糖培養(yǎng)液分別作用于各組造模細胞,Con 組加入等體積正常糖濃度培養(yǎng)液,干預(yù)時間為CCK-8實驗所篩選出的時間,造模時間結(jié)束后吸出培養(yǎng)液,加入含有不同劑量含藥血清的完全培養(yǎng)基干預(yù)24 h,待給藥結(jié)束后置于高倍顯微鏡下,觀察不同組別之間細胞形態(tài)變化,然后提取細胞上清和蛋白進行后續(xù)實驗檢測。
2.5.1 各組細胞超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)、乳酸脫氫酶(LDH)含量測定
待細胞生長穩(wěn)定,均勻接種在12 孔板中,每孔1 mL,分組造模與給藥步驟同前。待HT22 細胞造模、給藥完畢后,吸取每組細胞上清,4 ℃環(huán)境下以2 000 r/min 速度離心10 min,使用SOD、MDA、LDH 試劑盒說明書操作加樣、孵育,每組細胞測定孔均設(shè)置5 個復(fù)孔,并提前打開酶標儀,以空白孔為調(diào)零孔,450 nm 波長依次測量每孔OD 值,測定數(shù)值應(yīng)快速完成。根據(jù)OD 值計算每組細胞SOD、MDA、LDH 含量水平,并與總蛋白含量進行歸一化處理,比較各組細胞SOD、MDA、LDH水平。
2.5.2 免疫熒光染色和Hoechst 33342 染色法檢測各組細胞Lamp2表達和細胞凋亡水平
待細胞生長穩(wěn)定,均勻接種在24 孔板中,每孔1 mL,分組造模與給藥步驟同前。用PBS洗滌3遍,4%多聚甲醛固定30 min,用0.1%Triton室溫孵育10 min,后于Blocking Buffer 中室溫封閉30 min~1 h,加入稀釋過的一抗,4 ℃中反應(yīng)過夜。37 ℃復(fù)溫后用PBS 清洗3 遍,加入稀釋后的二抗,于避光濕盒中室溫孵育作用1 h,最后至正置熒光顯微鏡下觀察Lamp2 表達情況。染色結(jié)束后棄去孔內(nèi)液體,PBS 洗滌3 次,在室溫條件下加入適量Hoechst 33342 染色液,再置于熒光顯微鏡下拍照觀察。
2.5.3 Western Blot 法檢測各組HT22 細胞Bax、Bcl-2、Caspase-3、SIRT1和JNK蛋白表達
每組細胞加入含PMSF 的RIPA 裂解液將組織徹底破碎裂解,12 000 r/min 離心15 min,吸取剩余上清,加入5 × protein loading buffer 100 ℃變性5 min。采用6%~12%SDS-PAGE 膠進行蛋白電泳。濕轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)移至0.45 μm PVDF 膜,5%脫脂奶粉封閉,根據(jù)抗體說明書稀釋抗體,孵育Bax(1∶1 000)、Bcl-2(1∶1 000)、Caspase-3(1∶1 000)、SIRT1(1∶1 000)、JNK(1∶3 000)一抗,同時孵育β-actin(1∶5 000)抗體作為內(nèi)參,孵育相應(yīng)二抗(1∶1 000)。加ECL 化學發(fā)光底物顯色,用化學發(fā)光成像系統(tǒng)進行顯影,ImageJ 軟件分析目的條帶的凈光密度值。
用GraphPad Prism 8 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析,計量資料以均數(shù)± 標準差(±s)表示,并進行正態(tài)分布檢驗。多組間的比較采用方差分析和重復(fù)檢驗,兩組間比較采用獨立樣本t檢驗,樣本不符合正態(tài)分布采用非參數(shù)檢驗,以P< 0.05 代表差異具有統(tǒng)計學意義。
使用25~300 mmol/L的高糖梯度培養(yǎng)基分別作用于HT22 細胞24 h 和48 h 后,結(jié)果表明24 h 時,細胞存活率隨葡萄糖濃度的增加開始下降,但此時下降程度較為緩慢,當葡萄糖濃度為50 mmol/L 和100 mmol/L時,與25 mmol/L濃度相比其存活率之間的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),當葡萄糖濃度大于100 mmol/L 時,存活率較25 mmol/L 濃度相比差異具有統(tǒng)計學意義(P< 0.05)。48 h 時,細胞存活率隨葡萄糖濃度的增加而顯著降低(P< 0.01),葡萄糖濃度為225 mmol/L和250 mmol/L 時,細胞存活率分別下降至(56.33 ±3.22)%和(49.09 ± 3.13)%,差 異有統(tǒng)計學 意義(P< 0.01),其logIC50= 238.5 mmol/L。因此,在后續(xù)實驗中,選擇225 mmol/L的高糖培養(yǎng)基為構(gòu)建HT22細胞損傷模型所用最佳濃度。見表1。
表1 不同糖濃度環(huán)境下處理的HT22細胞存活率(±s,%)
表1 不同糖濃度環(huán)境下處理的HT22細胞存活率(±s,%)
注:與25 mmol/L同一時間相比,*P<0.05,**P<0.01。
濃度(mmol/L)25 50 100 125 150 200 225 250 300 48 h 102.10±0.94 90.46±2.18**80.42±1.79**79.14±1.39**75.15±2.46**63.93±1.20**56.33±3.22**49.09±3.13**31.17±0.76**n5 5 5 5 5 5 5 5 5 24 h 100.00±3.00 94.10±3.03 90.44±1.60 85.74±2.85*85.75±3.93*79.31±2.67**76.86±3.90**68.92±4.64**33.42±0.90**
在正常濃度下培養(yǎng)的HT22 細胞間隙小,排列緊密,突觸數(shù)量多,密度大,網(wǎng)絡(luò)發(fā)達。經(jīng)48 h 高糖培養(yǎng)基干預(yù)后,DM 組HT22 細胞出現(xiàn)細胞間隙變寬,排列疏松,密度小,鏡下細胞密度減弱,形態(tài)及生長受到抑制。經(jīng)二甲雙胍和不同濃度TZQ 含藥血清干預(yù)后的神經(jīng)細胞在形態(tài)、生長和排列分布方面都有一定程度的改善。見圖1。
圖1 各組HT22細胞形態(tài)變化(Bar=50 μm)
給藥24 h 后測定各組HT22 的抗氧化活性,結(jié)果顯示DM 組SOD 含量顯著低于Con 組(P<0.01),MDA和LDH 含量顯著高于Con 組(P<0.01)。經(jīng)過藥物干預(yù)后,Met組和各劑量TZQ含藥血清組SOD與DM組相比明顯升高(P< 0.01),MDA 和LDH 水平明顯降低(P<0.01)。表明應(yīng)用不同濃度的TZQ 進行干預(yù)對高糖誘導下HT22 細胞的氧化損傷可起到一定程度的保護作用。見表2。
表2 各組HT22細胞氧化應(yīng)激損傷參數(shù)水平比較(±s)
表2 各組HT22細胞氧化應(yīng)激損傷參數(shù)水平比較(±s)
注:與空白組比較,##P<0.01;與模型組比較,**P<0.01。
組別Con組DM組Met組TZQ-L組TZQ-M組TZQ-H組LDH(U/L)249.30±37.99 768.80±66.11##399.70±7.17**325.40±38.55**403.20±16.40**410.30±13.95**n 6 6 6 6 6 6 SOD(U/mgprot)63.16±7.11 6.95±2.24##13.49±1.00 41.43±9.64**46.53±6.04**50.06±4.46**MDA(nmol/mgprot)2.52±0.46 10.60±1.19##2.41±0.35**1.80±0.37**2.79±0.43**1.68±0.37**
通過細胞免疫熒光檢測各組HT22 細胞Lamp2 表達情況。結(jié)果顯示,與Con組比較,DM 組HT22細胞內(nèi)溶酶體膜損傷,熒光強度降低;經(jīng)過二甲雙胍和TZQ中、高劑量含藥血清干預(yù)后HT22 細胞溶酶體的破損得到一定程度的修復(fù),Lamp2表達量增加,差異具有統(tǒng)計學意義(P< 0.05),而TZQ-L 組與DM 組相比Lamp2 表達量無統(tǒng)計學意義(P> 0.05)。見圖2、表3。
表3 各組HT22細胞Lamp2熒光定量水平比較(±s)
表3 各組HT22細胞Lamp2熒光定量水平比較(±s)
注:與空白組比較,##P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。
組別Con組DM組Met組TZQ-L組TZQ-M組TZQ-H組Mean fluorescence per cell(Fold of Con)1.000±0.007 0.050±0.006##0.260±0.009**0.160±0.030 0.200±0.030*0.290±0.040**n3 3 3 3 3 3
圖2 免疫熒光法檢測各組HT22細胞Lamp2表達(Bar=50 μm)
Con 組HT22 細胞核凋亡少,細胞膜完整,細胞質(zhì)分布均勻,可見散在低藍色分布;DM 組細胞膜受到破壞,膜通透性增加,細胞核凋亡增加,鏡下可見高亮藍色規(guī)則或不規(guī)則形狀點;經(jīng)二甲雙胍和不同濃度TZQ 含藥血清干預(yù)后,細胞核凋亡得到一定程度的改善,細胞趨于正常,亮藍色熒光變暗變少。見圖3。
圖3 各組HT22細胞凋亡情況(Bar=50 μm)
與Con組相比,DM組Bax、Caspase-3、JNK、SIRT1蛋白表達水平顯著增加(P< 0.05),Bcl-2 蛋白表達水平顯著下降(P< 0.05),經(jīng)二甲雙胍和不同濃度TZQ 含藥血清干預(yù)后,與DM 組相比,Met 組可顯著下調(diào)SIRT1 蛋白的表達水平(P< 0.01),TZQ-L 組Bax表達量顯著下調(diào)(P<0.05),TZQ-H 組Bcl-2蛋白表達量顯著上調(diào)(P< 0.05),其余各組在調(diào)控蛋白表達方面與模型組相比差異無統(tǒng)計學意義。而在Caspase-3、JNK 和SIRT1 蛋白的調(diào)控上,各劑量含藥血清組均能下調(diào)其表達水平,差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。表明二甲雙胍和TZQ 含藥血清的干預(yù)能在一定程度延緩高糖環(huán)境下HT22 神經(jīng)細胞損傷,其機制可能與抑制神經(jīng)元凋亡和自噬存在關(guān)聯(lián),見表4、圖4。
圖4 各組細胞Bax、Bcl-2、Caspase-3、JNK和SIRT1相關(guān)蛋白表達
表4 各組細胞Bax、Bcl-2、Caspase-3、JNK和SIRT1蛋白表達量比較(±s)
表4 各組細胞Bax、Bcl-2、Caspase-3、JNK和SIRT1蛋白表達量比較(±s)
注:與空白組比較,#P<0.05,##P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。
SIRT1/actin 0.73±0.02 1.63±0.08##1.08±0.08**0.80±0.05**0.89±0.15*0.71±0.23*組別Con組DM組Met組TZQ-L組TZQ-M組TZQ-H組n3 3 3 3 3 3 Bax/actin 1.12±0.09 1.88±0.24#1.39±0.19 1.13±0.12*1.25±0.13 1.30±0.19 Bcl-2/actin 0.21±0.01 0.11±0.02#0.11±0.02 0.16±0.02 0.20±0.03 0.23±0.03*Caspase-3/actin 0.44±0.07 0.90±0.12#0.56±0.13 0.45±0.07*0.45±0.09*0.52±0.08*JNK/actin 0.22±0.02 0.57±0.07##0.37±0.02 0.33±0.03*0.29±0.06*0.21±0.03*
DCD 是以獲得性認知行為缺陷為特征的糖尿病常見并發(fā)癥之一。通過長期的臨床實踐發(fā)現(xiàn)中藥組方在調(diào)節(jié)DCD 的臨床療效方面不亞于甚至優(yōu)于西藥治療。前期相關(guān)研究認為[17],DCD 是多由痰濕、瘀血、濁毒等侵犯機體,以致腎氣虧損,氣血運行不足,髓??仗?,神機失用,從而發(fā)病,其病位在腦,與脾、腎密切相關(guān)。TZQ 配伍嚴謹,其中黃精、枸杞子性味甘平,健脾固腎、益氣養(yǎng)陰;澤蘭性辛溫味苦,鬼箭羽性寒味苦,二者相互配伍同起活血化瘀之效;炒僵蠶性辛平味咸,善走經(jīng)絡(luò)、祛頑痰。全方切合脾腎虧虛、痰瘀互結(jié)的病機,共奏具有益氣養(yǎng)血、豁痰化瘀、滋腎養(yǎng)肝之效,既治DCD 痰瘀互結(jié)之標,又療脾腎虧虛之本。
DCD 的發(fā)生、發(fā)展與細胞異常凋亡、過度氧化應(yīng)激和細胞自噬關(guān)系密切。在長期的高糖環(huán)境刺激下,機體內(nèi)自由基成分如活性氧(ROS)出現(xiàn)過度堆積,氧化與抗氧化動態(tài)平衡被打破,炎性因子表達增加,造成神經(jīng)細胞功能障礙和細胞凋亡[18]。細胞自噬是另一種存在于機體細胞的正常代謝過程,可幫助降解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積聚的未折疊或錯誤折疊蛋白,降低ERS,維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)定性,保護細胞存活,在這個過程中需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、線粒體和自噬小體等多種細胞器的配合參與[19-20]。然而,自噬在抑制糖尿病發(fā)生進展中起到何種作用仍然存在爭議[21]。越來越多的證據(jù)表明,過度自噬對神經(jīng)元有害[22]。氧化應(yīng)激、細胞凋亡和細胞自噬之間相互關(guān)聯(lián),在DCD 的生成機制中占據(jù)著重要的作用。SOD、MDA 和LDH 的含量高低間接反應(yīng)HT22細胞受自由基攻擊和細胞膜損傷的嚴重程度,是評估氧化應(yīng)激損傷的重要指標,它影響機體磷脂中不飽和脂肪酸含量以引起神經(jīng)元脂質(zhì)過氧化,從而誘發(fā)細胞凋亡[23]。本實驗研究中,在確定最適造模濃度情況下觀察各組HT22細胞氧化應(yīng)激指標、Hoechst 33342染色結(jié)果顯示,與Con 組相比較,高糖環(huán)境下HT22 細胞氧化應(yīng)激損傷增加,細胞核凋亡增加,而在給予二甲雙胍和不同濃度的TZQ 干預(yù)后可一定程度提高神經(jīng)元的自我修復(fù)能力,恢復(fù)細胞功能。
Bax 和Bcl-2 是調(diào)節(jié)和控制細胞凋亡的一組基因。Caspase 家族蛋白是一種半胱氨酸蛋白酶,其引發(fā)的級聯(lián)反應(yīng)引起細胞形態(tài)學上的改變促使細胞凋亡[24]。Caspase-3 則是最下游的執(zhí)行者,其活化受Bax、Bcl-2 調(diào)控[25]。Bcl-2 可以抑制CytC 的釋放,維持Ca2+的動態(tài)平衡、拮抗促凋亡基因Bax 的表達,抑制細胞凋亡[26]。SIRT1 作為一種去乙?;?,廣泛存在于全身各組織細胞中,可通過多種復(fù)雜形式參與細胞自噬[27],參與糖尿病、腫瘤、心血管等多種疾病治療作用的雙向過程,其調(diào)控自噬的方式存在正向和逆向調(diào)控。Western Blot 實驗結(jié)果顯示,HT22 細胞在高糖環(huán)境刺激下可激活SIRT1 相關(guān)自噬通路,該自噬可能與去乙?;允上嚓P(guān)基因的表達產(chǎn)物的增加、激活線粒體調(diào)控途徑相關(guān)[28]。另一方面,JNK 作為應(yīng)激活化蛋白激酶,該基因的激活可介導下游底物磷酸化進而誘導自噬發(fā)生[29],自噬長期上調(diào)會引起細胞質(zhì)內(nèi)容物的過度降解,最終出現(xiàn)凋亡[30]。此外,自噬體的成熟需要溶酶體相關(guān)蛋白的參與[31]。Lamp2是位于溶酶體上的一種膜蛋白,雖然Lamp2的轉(zhuǎn)錄、合成和溶酶體的靶向功能并不會隨著年齡的增長而發(fā)生改變,但Lamp2 在溶酶體膜上的穩(wěn)定性會隨著年齡的增長而下降[32-33]。在本研究中,HT22 小鼠海馬神經(jīng)元相關(guān)自噬標志物SIRT1、JNK 表達顯著增加,提示神經(jīng)元細胞處在“積極”自噬流活化階段,而Lamp2 表達水平卻顯著下降,由此本課題組推測,神經(jīng)元雖然處在“積極”自噬環(huán)境,但溶酶體轉(zhuǎn)膜功能受到阻礙,自噬體和溶酶體結(jié)合異常,神經(jīng)元無法進行正常降解,由此誘導細胞出現(xiàn)凋亡,故而激活凋亡信號通路上Bax、Caspase-3 等凋亡蛋白表達。而TZQ 的干預(yù)可能是通過抑制自噬小體轉(zhuǎn)運、促進溶酶體降解異常代謝物的方式,從而抑制Caspase 家族等炎癥相關(guān)蛋白的激活,抑制神經(jīng)元過度自噬和凋亡。
在本次研究中,筆者觀察到中藥復(fù)方TZQ 對高糖誘導的HT22 神經(jīng)細胞損傷能起到一定保護作用,這種保護作用是通過下調(diào)Bax、Caspase-3、MDA、LDH炎癥、氧化應(yīng)激相關(guān)因子和JNK、SIRT1 自噬相關(guān)因子的表達水平,上調(diào)SOD、Bcl-2、Lamp2 的表達水平來實現(xiàn)的。TZQ 可通過多重機制產(chǎn)生對神經(jīng)元的保護作用,其有望成為治療糖尿病患者合并認知功能障礙的候選藥物。