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姜黃素對魚藤酮損傷的多巴胺能神經(jīng)元的保護作用

潘峰△

南陽市中心醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 南陽 473000

△男，1985年4月生，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：癲癇及神經(jīng)系統(tǒng)變性病變，E-mail：pppfff850423@163.com

關(guān)鍵詞姜黃素；魚藤酮；內(nèi)源性抗氧化酶；多巴胺能神經(jīng)元

帕金森病(Parkinson′s disease，PD)是最常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病之一。目前PD治療以應用多巴胺的替代品左旋多巴或多巴胺受體激動劑為主，這些藥物雖能有效緩解PD的臨床癥狀，但長期用藥會產(chǎn)生療效減退、癥狀波動、運動及非運動并發(fā)癥。原則上PD一旦被診斷就應及早予以保護性治療，其目的是延緩疾病的發(fā)展、改善患者的癥狀。氧化應激在PD的進展過程中占有主導地位[1-2]。氧化應激損傷涉及氧化應激和抗氧化系統(tǒng)的失衡，早期給以抗氧化劑可能限制氧化損傷。姜黃素(curcumin,Cur)是從姜黃中提取的酚性色素，為姜黃的主要有效成分,具有抗氧化作用[3]。作者以魚藤酮(rotenone,Ro)損傷大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞株P(guān)C12細胞為氧化應激損傷模型，觀察Cur對損傷細胞的保護作用，為Cur對PD治療的基礎(chǔ)研究打下基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.2細胞模型的建立[4]PC12細胞(中國典型培養(yǎng)物保藏中心，武漢大學)，在含PRIP 1640培養(yǎng)基(含體積分數(shù)10%馬血清、體積分數(shù)5% FBS、2 mmol/L谷氨酰胺、雙抗)塑料培養(yǎng)瓶中，37 ℃、體積分數(shù)5% CO2條件下培養(yǎng)。對數(shù)生長期細胞用含體積分數(shù)1% FBS的培養(yǎng)基進行饑餓培養(yǎng)，8 h后用含50 μg/L NGF、體積分數(shù)1% FBS的培養(yǎng)基培養(yǎng)，隔天2/3原體積換液。誘導7 d待細胞間長出網(wǎng)狀纖維、形成類交感神經(jīng)元細胞即為帕金森病細胞模型建立。

1.3MTT檢測細胞活性對數(shù)生長期細胞按每孔1×104mL-1的密度種入96孔板內(nèi)，每孔200 μL。設(shè)對照組，Ro組(1 μmol/L)，Ro+0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 μmol/L Cur組，0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 μmol/L Cur組，每組設(shè)5個復孔。對數(shù)生長期細胞誘導7 d，Ro組加入1 μmol/L Ro，Ro+0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 μmol/L Cur組加入1 μmol/L Ro和對應濃度的Cur，0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 μmol/L Cur組只加入對應濃度的Cur，對照組只加培養(yǎng)基，培養(yǎng)24 h。每孔加5 g/L MTT溶液20 μL。繼續(xù)孵育4 h后終止培養(yǎng)，吸盡孔內(nèi)上清液，每孔加150 μL DMSO，振蕩10 min。酶標儀在波長570 nm處讀取吸光度(A)值。細胞活性=(A實驗組-A空白組)/(A對照組-A空白組)。

1.4活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平測定對數(shù)生長期細胞按每孔4×104mL-1的密度種入24孔板內(nèi)，每孔600 μL。設(shè)Ro組、Cur組、Ro組+Cur組、(活性氧陽性)對照組，每組設(shè)4個復孔。對數(shù)生長期細胞誘導7 d，藥物處理24 h后，離心棄上清，按ROS檢測試劑盒說明進行操作后，按200 μL/孔加入96孔板，激發(fā)波長488 nm，發(fā)射波長535 nm，用熒光酶標儀檢測熒光量，即為ROS水平。

1.5總谷胱甘肽含量測定對數(shù)生長期細胞按每孔4×104mL-1的密度種入12孔板內(nèi)，每孔1.2 mL。設(shè)Ro組、Cur組、Ro組+ Cur組、對照組，每組3個復孔。對數(shù)生長期細胞誘導7 d，藥物(1 μmol/L的Ro和Cur)處理24 h后，收集細胞，離心盡棄上清。按總谷胱甘肽檢測試劑盒要求操作后，將96板中待測物在酶標儀下用波長412 nm測A值，即為細胞內(nèi)總谷胱甘肽含量。

1.7統(tǒng)計學處理采用SPSS 16.0分析，各組細胞活性變化的比較采用單因素方差分析，各組細胞內(nèi)ROS水平、總谷胱甘肽含量以及Nrf2蛋白表達量的比較采用2×2析因設(shè)計的方差分析，檢驗水準α=0.05。

2結(jié)果

2.1各組PC12細胞活性的變化見表1。

表1　各組PC12細胞活性比較

F=15.877,P<0.001；*：與對照組比較，P<0.05；#：與Ro組比較，P<0.05。

2.2各組PC12細胞內(nèi)ROS水平見表2。

表2　各組PC12細胞內(nèi)ROS水平

FRo=35.010,P<0.001；FCur=60.010,P<0.001；FCur×Ro=101.853,P<0.001。

2.3各組PC12細胞內(nèi)總谷胱甘肽含量見表3。

表3　各組PC12細胞內(nèi)總谷胱甘肽含量

FRo=35.481,P<0.001；FCur=53.371,P<0.001；FCur×Ro=37.781,P<0.001。

2.4各組PC12細胞胞質(zhì)與胞核中Nrf2蛋白表達量見圖1、2和表4、5。Ro組、對照組中Nrf2蛋白幾乎全部定位在細胞質(zhì)中，而Cur處理之后，細胞胞質(zhì)中Nrf2蛋白量急劇減少，Nrf2幾乎全部定位于胞核。Cur可激活Nrf2，使其從胞質(zhì)移位于胞核。

1：Cur組；2：Ro組；3：Cur+Ro組；4：對照組。圖1　各組細胞胞質(zhì)中Nrf2蛋白的表達

1：Cur組；2：Ro組；3：Cur+Ro組；4：對照組。圖2　各組細胞胞核Nrf2蛋白的表達

RoCur+-+0.20±0.020.87±0.04-0.28±0.030.89±0.07

FRo=65.351,P<0.001；FCur=37.278,P<0.001；FCur×Ro=56.832,P<0.001。

表5　各組細胞胞核中Nrf2表達水平的比較

FRo=38.721,P<0.001；FCur=54.321,P<0.001；FCur×Ro=72.241,P<0.001。

3討論

Ro是一種從魚藤膠中分離的化學物質(zhì)，毒性很大，脂溶性很強，易穿過血腦屏障和細胞膜，穿過細胞膜進入細胞后在亞細胞器內(nèi)發(fā)生聚集。研究[4]表明PC12細胞對Ro的作用較為敏感，10 nmol/L即可引起PC12 細胞凋亡，且隨藥物濃度的增加而增加，并在1 μmol/L Ro作用下出現(xiàn)半數(shù)致死[5]。張海娜等[6]用Ro成功地模擬了PD的兩個主要特征：黑質(zhì)DA 能神經(jīng)元的變性死亡和胞質(zhì)內(nèi)Lewy小體的形成，即細胞凋亡和蛋白聚集，初步建立了Ro作用下PC12細胞損傷的PD細胞模型。在NGF的誘導下，PC12細胞向類似神經(jīng)元方向分化，在形態(tài)、生理、生化及功能等方面接近于中腦的DA能神經(jīng)元，被廣泛應用于研究PD的細胞模型[7]。

PD是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，其基本的病理特征為黑質(zhì)致密部DA能神經(jīng)元進行性變性、死亡。氧化應激被在PD的進展過程中占有主導地位。氧化應激是細胞氧化-抗氧化失衡而導致的應激損傷狀態(tài)，在這種狀態(tài)下細胞的抗氧化防御系統(tǒng)不能使ROS維持在非細胞毒性水平，當ROS的生成增加而其清除減少，或者對氧化修飾的大分子修復減少時，氧化應激就會發(fā)生[8]。DCFH-DA是一種自身不發(fā)熒光的化合物，它能自由透過細胞膜，被胞質(zhì)內(nèi)ROS氧化為熒光化合物DCF。DCF能發(fā)出很強的熒光，通過檢測DCF的熒光強度，反映細胞內(nèi)ROS水平。

Nrf2是轉(zhuǎn)錄因子家族成員，其調(diào)控作用通過抗氧化物反應元(antioxidant response elements，ARE)實現(xiàn)[9]。Nguyen等[10]發(fā)現(xiàn)Nrf2/ARE系統(tǒng)能夠誘導機體產(chǎn)生抗氧化酶，從而增強了細胞清除ROS的能力，以此來維持細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的平衡和降低氧化損傷。研究[11-12]結(jié)果提示，Nrf2/ARE信號通路對于多種類型細胞(胚胎成纖維細胞、肝細胞等)抵抗氧化應激介導的細胞毒性具有重要意義。Cur被證實在視網(wǎng)膜細胞、肝細胞中能通過激活Nrf2/ARE信號通路、誘導多種的表達，提高細胞內(nèi)源性抗氧化能力，從而細胞發(fā)揮保護作用。Cur對MPP介導的PC12細胞的凋亡提供顯著的細胞保護作用[13]。

在采用6-OHDA建立的PD動物模型中[14]，Cur可抑制黑質(zhì)酪氨酸羥化酶陽性細胞凋亡，并能維持紋狀體的DA水平。潘靜等[15]指出在建立的MPTP誘導的PD小鼠模型中，Cur可以有效地拮抗MPTP誘導小鼠黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的丟失，其機制可能與Cur降低黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元活性氧含量以及抑制炎癥反應等作用有關(guān)。然而，Cur在上述PD模型中的細胞保護機制是否與Nrf2/ARE信號通路活化有關(guān)，并未得到深入的研究。該研究結(jié)果顯示:1.0 μmol/L Cur處理后， PC12細胞活性較Ro組增加最多，保護作用最強。作為外源性Nrf2誘導劑，Cur在低濃度范圍內(nèi)能通過激活Nrf2/ARE信號通路誘導細胞內(nèi)抗氧化酶，主要是內(nèi)源性抗氧化酶(還原性谷胱甘肽)的活性，清除細胞內(nèi)ROS，發(fā)揮抗氧化作用，從而使ROS的產(chǎn)生與抗氧化的不平衡狀態(tài)改善，從而減輕了Ro誘導的PC12 細胞的損傷，但隨著濃度增加，保護作用降低，甚至起促氧化作用。總谷胱甘肽是腦組織內(nèi)重要的非蛋白性抗氧化劑及氧化還原調(diào)節(jié)因子。研究[16]發(fā)現(xiàn)，Cur可以提高多巴胺能神經(jīng)元細胞內(nèi)的總谷胱甘肽水平，并經(jīng)silico模型實驗表明，這一效應是由Cur誘導的GCL基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)所致。該研究結(jié)果表明，經(jīng)Cur處理過的致?lián)pPC12細胞，Nrf2蛋白的表達主要出現(xiàn)在細胞核內(nèi)，而對照組和Ro組中Nrf2蛋白的表達主要出現(xiàn)在細胞質(zhì)內(nèi)。

綜上所述，Cur可能通過激活Nrf2/ARE信號通路發(fā)揮較強的抗氧化活性及細胞(包括神經(jīng)元)保護作用。

參考文獻

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doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2016.02.034