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        紫花蕓豆肽修復(fù)H2O2對HepG2細胞的氧化應(yīng)激損傷

        2020-02-08 14:49:52程天賦郭增旺曹冬梅
        食品科學(xué) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:氧化應(yīng)激

        馬 萍,程天賦,郭增旺,周 義,王 欣,曹冬梅

        (黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江 大慶 163319)

        蕓豆學(xué)名菜豆,是豆科菜豆屬的小宗雜糧作物[1],是栽培面積僅次于大豆的食用豆類作物之一[2]。紫花蕓豆是黑龍江省種植量最大的一個品種,其富含蛋白質(zhì)、多糖、花色苷、維生素等多種營養(yǎng)成分,還含有皂苷、尿毒酶等獨特成分,具有提高人體自身免疫能力、激活淋巴T細胞、抑制腫瘤細胞發(fā)展、促進脫氧核苷酸合成等功能,是開發(fā)高檔食品及功能性食品的優(yōu)質(zhì)原料[3-5]。

        當(dāng)機體受到外源性或內(nèi)源性氧化物質(zhì)損傷時,體內(nèi)自由基產(chǎn)生和清除的動態(tài)平衡就會遭到破壞,從而引起ROS在體內(nèi)堆積并產(chǎn)生細胞毒性作用[6]。自由基水平過高時會氧化細胞膜、代謝酶系、蛋白質(zhì)和DNA等物質(zhì),還會誘導(dǎo)細胞凋亡,對機體的細胞及器官造成損傷[7-9]。 研究表明,自由基與衰老、炎癥、癌癥、心血管疾病等都有密切的關(guān)系[10-12],因此,開發(fā)具有清除自由基的功能性食品和藥物日益受到重視??寡趸氖侵妇哂锌寡趸δ艿纳锘钚噪?,由于具有分子質(zhì)量小、生物活性高、抗原性低、易吸收等特點而被廣泛研究[13-14]。大量研究表明,食源性蛋白酶解物如大米蛋白肽、小麥蛋白肽、大豆蛋白肽等具有抗氧化活性,能夠清除自由基[15-21],但是對生物活性肽是如何通過調(diào)控凋亡蛋白通路進行協(xié)作發(fā)揮抗氧化活性的研究還較少。本課題組前期制備了紫花蕓豆抗氧化肽,并通過體外實驗評價了其抗氧化活性,發(fā)現(xiàn)雙酶水解得到的紫花蕓豆肽(Phaseolus vulgarispeptides,PVPs)具有體外抗氧化活性[21]。為了系統(tǒng)準確地評價PVPs的抗氧化活性及其作用機制,本實驗采用H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞構(gòu)建細胞氧化應(yīng)激損傷模型,采用水溶性四唑鹽法(WST-1法)檢測細胞增殖率,流式細胞儀檢測胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,酶聯(lián)免疫吸附測定法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)檢測胞內(nèi)抗氧化物酶系活性,Western blot法檢測PVPs對細胞凋亡通路的影響,以此評價PVPs的抗氧化活性并探索其作用機理,從而為PVPs的功能性食品開發(fā)和抗氧化活性肽的作用機制研究提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        紫花蕓豆產(chǎn)地黑龍江省齊齊哈爾市依安縣,蛋白質(zhì)量分數(shù)19.17%,由國家雜糧工程技術(shù)研究中心提供;紫花蕓豆蛋白由本實驗室通過堿提酸沉法[22]制得, 純度92.2%。

        人肝癌細胞HepG2 哈爾濱醫(yī)科大學(xué);DMEM高糖液體培養(yǎng)基、青霉素/鏈霉素 美國Hyclone公司;胎牛血清 浙江天杭生物科技有限公司;胰蛋白酶消化液 美國Gibco公司;1×磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS)、BCA蛋白質(zhì)濃度測定試劑盒(增強型)、RIPA細胞裂解液、丙二醛(malonicdialdehyde,MDA)測定試劑盒、總超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力檢測試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)測定試劑盒、凝膠試劑盒 碧云天生物技術(shù)研究所;兔抗p53單克隆抗體、兔抗Caspase-3單克隆抗體、鼠抗Caspase-3單克隆抗體、辣根過氧化物酶標記的抗兔二抗、辣根過氧化物酶標記的抗鼠二抗 美國CST公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        CO2細胞培養(yǎng)箱、高速冷凍離心機 美國Thermo Fisher公司;多功能酶標儀 上海三科儀器有限公司;FACS Calibur流式細胞儀 美國BD公司;EVOS熒光顯微鏡 美國Life Technologies公司;半干轉(zhuǎn)膜儀、電泳槽、ChemiDoc XRS+化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng) 美國Bio-Rad公司;TS-2000A多用脫色搖床 海門其林貝爾儀器制造有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 PVPs的制備

        PVPs參照課題組前期的研究方法[21]制備。工藝路線為:紫花蕓豆蛋白→加水(底物質(zhì)量分數(shù)為7%)→熱處理(95 ℃、10 min)→冷卻→調(diào)至pH 10、50 ℃→加質(zhì)量分數(shù)7%胰蛋白酶→恒溫恒pH值水解4.5 h→滅酶(95 ℃、10 min)→冷卻→調(diào)至pH 9、60 ℃→加質(zhì)量分數(shù)7%堿性蛋白酶→恒溫恒pH值水解3 h→滅酶(95 ℃、10 min)→透析脫鹽12 h→冷凍干燥→PVPs

        所得PVPs的純度為93.2%,分子質(zhì)量分布集中在6 kDa以下。

        1.3.2 細胞培養(yǎng)與分組

        將HepG2細胞置于含有質(zhì)量分數(shù)10%胎牛血清、100 U/mL青霉素、100 μg/mL鏈霉素的DMEM(高糖)培養(yǎng)基中,于37 ℃、5% CO2的飽和濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng),待細胞數(shù)量達到80%~90%后吸去培養(yǎng)液,用PBS沖洗 一次,加入1 mL胰蛋白酶消化3 min,進行傳代培養(yǎng)。將處于對數(shù)生長期的細胞接種于培養(yǎng)板中培育4 h后更換培養(yǎng)基,除去未貼壁細胞并對其進行分組[23]。正常對照組:不加PVPs和H2O2干預(yù)處理,只加入與實驗組PVPs和H2O2相同體積的PBS;氧化應(yīng)激模型組:不加PVPs干預(yù),加入與實驗組PVPs相同體積的PBS溶液培養(yǎng)24 h后,加入終濃度為2 mmol/L H2O2溶液刺激1 h;實驗組:PVPs低劑量組(PVPs-L)、PVPs中劑量組(PVPs-M)、PVPs高劑量組(PVPs-H),采用終質(zhì)量濃度分別為50、100、200 μg/mL PVPs干預(yù)24 h后,加入終濃度為 2 mmol/L H2O2溶液刺激1 h。

        1.3.3 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞增殖率的影響

        參照臧琳等[24]的方法并略加改動。采用WST-1法檢測細胞增殖率。選取對數(shù)生長期的HepG2細胞接種于96 孔板內(nèi),每孔體積100 μL,接種密度為2.0h 103個/mL, 置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),按照1.3.2節(jié)分組方法處理細胞,棄培養(yǎng)液,每孔加入10 μL的WST-1溶液,混勻,于細胞培養(yǎng)箱內(nèi)孵育2 h,振蕩充分混勻后,用酶標儀以450 nm為檢測波長、630 nm為參考波長測定吸光度,按下式計算各組細胞存活率。

        1.3.4 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞胞內(nèi)ROS水平的影響

        參考Wang Wei等[25]的方法并略加改動。選取對數(shù)生長期的HepG2細胞接種于6 孔板內(nèi),每孔體積2 mL,接種密度為1.0h 105個/mL,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),按照1.3.2節(jié)分組方法處理細胞后,每孔加入終濃度10 μmol/L的DCFH-DA熒光探針,37 ℃避光反應(yīng)20 min后吸去探針,用預(yù)冷的PBS洗滌細胞2 次,隨后采用胰蛋白酶消化液消化細胞,離心除去上清液,PBS重懸細胞,并采用流式細胞儀測定活細胞的ROS含量。

        1.3.5 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞MDA水平的影響

        參考劉艷等[26]的方法,并略加改動。選取對數(shù)生長期的HepG2細胞接種于6 孔板內(nèi),每孔體積2 mL,接種密度為1.0h 105個/mL,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),按照1.3.2節(jié)分組方法處理細胞后,每孔加入100 μL細胞裂解液使細胞裂解,于4 ℃、1 600hg下離心10 min,取上清液作為樣本,參照MDA測定試劑盒和BCA蛋白濃度測定試劑盒說明書對細胞內(nèi)的MDA和蛋白質(zhì)進行定量測定。

        1.3.6 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞胞內(nèi)抗氧化物酶系活力的影響

        參照臧琳等[24]的方法并略加改動。選取對數(shù)生長期的HepG2細胞接種于6 孔板內(nèi),每孔體積2 mL,接種密度為1.0h 105個/mL,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),按照1.3.2節(jié)分組方法處理細胞后,用預(yù)冷PBS洗滌1 次,棄去PBS,刮下細胞轉(zhuǎn)移到1.5 mL離心管中,離心棄上清液,加入細胞裂解液,4 ℃,12 000hg離心10 min。取上清液按照試劑盒說明書檢測SOD、GSH-Px及過氧化氫酶(catalase,CAT)活力,余下部分采用BCA法進行蛋白濃度測定。

        1.3.7 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞的胞內(nèi)凋亡蛋白表達量的影響

        參照Han等的方法[27]并略加改動。選取對數(shù)生長期的HepG2細胞接種于6 孔板內(nèi),每孔體積2 mL,接種密度為1.0h 105個/mL,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),按照1.3.2節(jié)分組方法處理細胞后,加入100 μL RIPA細胞裂解液提取細胞總蛋白,BCA法進行蛋白濃度測定,配制質(zhì)量分數(shù)10%分離膠和5%濃縮膠,上樣,恒壓50、80、120 V電泳各30 min,半干法轉(zhuǎn)膜,5%脫脂牛奶室溫封閉1 h,一抗4 ℃孵育過夜,二抗室溫孵育1 h,暗室中加發(fā)光染料底物混合物1 mL于膜上顯色1 min,曝光顯影,結(jié)果采用Image Lab軟件進行定量分析。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

        實驗數(shù)據(jù)采用平均值±標準差表示。實驗數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析,用方差分析法進行顯著性檢驗,組間比較采用Tukey法進行。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞存活率的影響

        圖 1 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞氧化損傷的抑制作用Fig. 1 Effect of PVPs on viability of HepG2 cells induced by H2O2

        由圖1 可知,H2O2誘導(dǎo)的模型組細胞存活率僅為(6 5.2 4 f 3.0 1)%,與正常組相比顯著下降 (P<0.05),這表明H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞構(gòu)建的氧化應(yīng)激模型成功;與模型組相比,PVPs中、高劑量組可以顯著提高H2O2構(gòu)建氧化應(yīng)激模型的細胞存活率(P<0.05),顯著緩解H2O2引起HepG2細胞的增殖抑制,且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。H2O2是構(gòu)建氧化應(yīng)激細胞模型的重要刺激原之一,能直接氧化細胞膜上的蛋白質(zhì)和脂類物質(zhì),還能自由穿透細胞膜,與胞內(nèi)鐵離子結(jié)合反應(yīng)生成羥自由基等自由基,進而誘導(dǎo)細胞凋亡并造成組織損傷[28]。模型組中的H2O2對HepG2細胞的增殖產(chǎn)生了顯著的抑制作用,但中、高劑量的PVPs培養(yǎng)HepG2細胞后顯著降低了H2O2對細胞存活率的抑制作用。這表明PVPs能在一定程度上對HepG2細胞起到保護作用,能緩解H2O2對HepG2細胞的氧化應(yīng)激損傷。

        2.2 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞胞內(nèi)ROS含量的影響

        圖 2 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞胞內(nèi)ROS含量的影響Fig. 2 Effect of PVPs on ROS level in H2O2-induced HepG2 cells

        當(dāng)機體受到外界刺激時,巨噬細胞中的線粒體能通過呼吸爆發(fā)機制產(chǎn)生少量的ROS,促進其發(fā)揮吞噬和酶解的生理功能[29-30]。但在病理條件下,機體內(nèi)的ROS升高到一定水平且氧化應(yīng)激機制不足以調(diào)控其回歸到正常水平時,將對細胞的核酸、蛋白質(zhì)、生物膜造成氧化損傷,從而誘導(dǎo)細胞發(fā)生損傷和凋亡[31]。在HepG2細胞處理后裝載ROS探針DCFH-DA,并使用流式細胞儀對胞內(nèi)ROS水平進行檢測,ROS可以氧化胞內(nèi)無熒光的DCFH轉(zhuǎn)變成熒光DCF。因此,通常以正常細胞作為內(nèi)參,以發(fā)生熒光信號強度改變的細胞數(shù)占總細胞數(shù)的比值表征細胞內(nèi)的ROS水平,偏移量越大代表熒光強度越高,比例越高代表ROS水平越高。由圖2可知,與正常組相比,模型組的ROS含量顯著升高(P<0.05);低、中、高劑量的PVPs顯著降低了胞內(nèi)ROS含量(P<0.05),且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。這表明PVPs可以減輕H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞胞內(nèi)ROS含量的升高,從而發(fā)揮其抗氧化應(yīng)激的功能,減輕ROS對細胞和機體引發(fā)的氧化損傷。

        2.3 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞MDA水平的影響

        圖 3 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞MDA濃度的影響Fig. 3 Effect of PVPs on MDA concentration in HepG2 cells induced by H2O2

        MDA是生物體內(nèi)的脂質(zhì)物質(zhì)受到自由基氧化而生成的最終氧化產(chǎn)物。ROS極易氧化細胞膜中的不飽和脂肪酸,形成脂質(zhì)自由基,從而引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用導(dǎo)致細胞膜發(fā)生損傷,引起MDA水平升高,因此MDA水平直接反映了細胞膜受到自由基氧化損傷的嚴重程度[32]。由圖3可知,H2O2誘導(dǎo)的模型組MDA水平與正常組相比顯著上升(P<0.05);與模型組相比,低、中、高劑量的PVPs均顯著抑制H2O2引起的氧化應(yīng)激模型細胞MDA濃度的上升(P<0.05),且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。模型組MDA水平顯著升高表明其細胞受到ROS刺激后,細胞膜發(fā)生嚴重損傷;而PVPs能顯著降低細胞的MDA水平,表明PVPs能對抗ROS引發(fā)的脂質(zhì)氧化作用,具有減輕自由基對機體氧化應(yīng)激損傷的活性。

        2.4 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞抗氧化物酶系活力的影響

        圖 4 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞抗氧化物酶系活力的影響Fig. 4 Effect of PVPs on antioxidant enzyme activity in HepG2 cells induced by H2O2

        SOD、CAT和GSH-Px均為細胞抗氧化物酶系中的重要組成部分,在機體發(fā)揮抗氧化和維護氧化應(yīng)激動態(tài)平衡中發(fā)揮著重要的作用[33-34]。SOD能催化過氧陰離子發(fā)生歧化反應(yīng)從而發(fā)揮清除自由基的作用;CAT約占CAT體系總量的40%,能催化H2O2生成水和氧氣,是CAT體系的標志性酶;GSH-Px是機體內(nèi)廣泛存在的一種重要的過氧化物分解酶,其組成部分中的硒能催化GSH與過氧化物反應(yīng),生成無毒的羥基化合物和氧化型谷胱甘肽,促使對機體和細胞有毒有害的過氧化物還原成無毒的羥基化合物,從而保護細胞和機體免受過氧化物的損傷;機體內(nèi)的抗氧化物酶系活力直接反映了細胞在氧化應(yīng)激環(huán)境下的動態(tài)平衡調(diào)節(jié)能力[35-37]。由圖4可知,H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞建立的氧化應(yīng)激細胞模型的抗氧化物酶系活力與正常組相比均顯著降低(P<0.05);與模型組相比,PVPs低、中、高劑量組的SOD、CAT、GSH-Px活力均顯著升高(P<0.05),且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。這表明此濃度的H2O2破壞了細胞的氧化調(diào)節(jié)動態(tài)平衡,細胞自身的抗氧化代謝調(diào)控能力不足以應(yīng)付外界刺激,細胞受到嚴重的氧化應(yīng)激損傷[33];而在PVPs培養(yǎng)24 h后細胞的抗氧化物酶系活力均顯著提高,表明PVPs能減輕H2O2對細胞抗氧化物酶系的破壞作用,減輕氧化應(yīng)激損傷并提高對外界氧化應(yīng)激的調(diào)控能力,這也和之前PVPs能減輕H2O2對細胞膜損傷的結(jié)果相一致。

        2.5 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞凋亡信號通路的影響

        圖 5 PVPs對H2O2誘導(dǎo)HepG2細胞Caspase-3、p53蛋白表達量的影響Fig. 5 Effect of PVPs on the protein expression of caspase-3 and p53 in H2O2-induced HepG2 cells

        p53蛋白又稱凋亡蛋白,負責(zé)維持細胞基因組的完成性、DNA損傷的修復(fù)和細胞周期的運行,主要介導(dǎo)DNA損傷后的細胞應(yīng)激反應(yīng)[38]。正常細胞內(nèi)的p53蛋白含量較低,當(dāng)由于外界環(huán)境造成核內(nèi)DNA損傷時胞內(nèi)p53表達量上升,調(diào)控細胞分裂周期停止于G1期,自我修復(fù)發(fā)生損傷的基因,若修復(fù)失敗則與其他凋亡基因協(xié)同誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡[39-40]。Caspases通路在所有細胞發(fā)生凋亡時都會被激活,而Caspase-3是細胞發(fā)生凋亡的最終執(zhí)行者。正常細胞內(nèi)的Caspase-3蛋白處于非激活狀態(tài),當(dāng)細胞發(fā)生凋亡時,Caspase-3蛋白被激活轉(zhuǎn)化裂解產(chǎn)生能誘導(dǎo)細胞凋亡的活性片段,后者能進入核內(nèi)激活核酸內(nèi)切酶,從而使DNA發(fā)生裂解,進而誘導(dǎo)細胞凋亡[41-42]。由圖5可知,與正常組相比,模型組胞內(nèi)Caspase-3和p53表達量顯著升高(P<0.05);與模型組相比,PVPs低、中、高劑量組的Caspase-3和p53蛋白表達量均顯著下降(P<0.05)。本實驗結(jié)果表明此濃度的H2O2誘導(dǎo)了HepG2細胞凋亡蛋白的表達,而PVPs能抑制胞內(nèi)凋亡蛋白的表達,并且與濃度呈現(xiàn)正相關(guān),這和PVPs能顯著緩解H2O2引起HepG2細胞增殖抑制的作用結(jié)果相一致。

        3 討 論

        機體生長代謝過程中產(chǎn)生的自由基具有多種生理功能,如預(yù)防感染、激活細胞、信號傳導(dǎo)等。但是過多的自由基能導(dǎo)致機體正常的細胞組織發(fā)生病變并引起氧化應(yīng)激反應(yīng),造成蛋白質(zhì)損傷、DNA突變、細胞膜磷脂層氧化及低密度脂蛋白變性等損傷[43-44],并促進癌癥、動脈粥樣硬化和糖尿病等疾病的病理學(xué)發(fā)展[45-47]。自由基衰老學(xué)說提出,機體的衰老是自由基在細胞內(nèi)逐漸積累并引起過度氧化損傷而導(dǎo)致的。大量研究表明,通過膳食補充抗氧化成分能夠增強機體的防御能力,幫助維持機體的氧化動態(tài)平衡。蛋白質(zhì)是食物的重要組成部分,其水解產(chǎn)物具有特殊的生理功能,如大豆蛋白、雞蛋蛋白、花生蛋白、綠豆蛋白等均具有極強的抗氧化能力。PVPs是采用雙酶水解技術(shù)從紫花蕓豆蛋白中提取得到的水溶性活性多肽,前期研究結(jié)果表明,PVPs具有體外抗氧化活性,但是體內(nèi)抗氧化活性及其作用機制還尚未可知[21,48]。本實驗為了深入研究開發(fā)紫花蕓豆抗氧化生物活性肽,進一步探討了PVPs對HepG2細胞氧化應(yīng)激損傷中的細胞存活率和抗氧化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。H2O2是一種重要的ROS,性質(zhì)相對穩(wěn)定,常作為體外氧化應(yīng)激損傷的造模藥物。因此,本實驗以HepG2細胞作為研究對象、H2O2為造模藥物誘導(dǎo)建立氧化應(yīng)激損傷模型,通過細胞存活率、ROS水平、抗氧化物酶系活力及凋亡蛋白表達進行探討,分析PVPs的抗氧化活性及其作用機制。

        細胞存活率是表征細胞狀態(tài)的基礎(chǔ)指標,直接反映外界刺激對細胞的損傷程度。高濃度ROS能直接損傷HepG2細胞,誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡[39]。由細胞存活率和免疫印跡實驗可知,H2O2誘導(dǎo)能對細胞造成損傷并使其存活率顯著下降,并且能促進細胞內(nèi)凋亡蛋白p53和Caspase-3表達量的顯著升高。p53蛋白的生理學(xué)作用是當(dāng)DNA發(fā)生損傷時,其表達量升高,調(diào)控細胞進行自我基因修復(fù),當(dāng)損傷不可逆時則協(xié)同其他凋亡蛋白誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡,而Caspase-3蛋白是細胞凋亡的最終執(zhí)行者[48-49]。 這表明H2O2能顯著降低細胞存活率,引起胞內(nèi)DNA的損傷,從而造成p53表達量的升高,并與Caspase-3蛋白發(fā)生協(xié)同作用,進而誘導(dǎo)細胞凋亡。而PVPs處理HepG2細胞顯著降低了H2O2對其存活率的抑制作用,并且顯著降低了胞內(nèi)p53和Caspase-3蛋白的表達量。這表明PVPs能在一定程度上對HepG2細胞起到保護作用,能通過抑制其凋亡基因的表達和減輕ROS對胞內(nèi)DNA的損傷,從而緩解H2O2對HepG2細胞的氧化應(yīng)激損傷。

        機體存在天然的抗氧化系統(tǒng),一定程度內(nèi)的氧化應(yīng)激刺激能被自身機體的抗氧化調(diào)節(jié)系統(tǒng)所補償,因而不會引起機體的損傷,但當(dāng)外界氧化應(yīng)激源的刺激較為強烈并超出自身調(diào)節(jié)范圍時,細胞和組織就會受到氧化應(yīng)激損傷[33]。MDA是細胞膜上不飽和脂肪酸被氧化時所生成的重要代謝產(chǎn)物,可作為脂質(zhì)過氧化程度的測定標準,其水平的高低可間接反映出細胞受自由基損傷的程度。由圖3可知,該濃度下的H2O2顯著提高了細胞的MDA水平,表明HepG2細胞受到了氧化應(yīng)激損傷。而PVPs處理HepG2細胞顯著降低了H2O2所引起的MDA濃度升高,表明PVPs能夠幫助細胞抵御自由基對其的脂質(zhì)氧化作用。機體內(nèi)存在兩類抗氧化系統(tǒng)能夠調(diào)控氧化應(yīng)激反應(yīng),即酶抗氧化系統(tǒng)和非酶抗氧化系統(tǒng)[25]。內(nèi)源性抗氧化物酶SOD、CAT是防止氧化應(yīng)激產(chǎn)生的第一道防線。由圖4可知,H2O2對HepG2細胞內(nèi)的抗氧化物酶系具有滅活的作用,當(dāng)HepG2細胞受到ROS刺激時會造成整個抗氧化防御系統(tǒng)遭到重創(chuàng),細胞內(nèi)的抗氧化物酶系SOD、CAT和GSH-Px活力顯著降低,并且MDA水平顯著升高,導(dǎo)致細胞發(fā)生不可逆的損傷。而PVPs預(yù)培養(yǎng)能顯著上調(diào)抗氧化酶活力并降低MDA水平,恢復(fù)H2O2引起的氧化應(yīng)激損傷,保護細胞內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng),這也可能是PVPs發(fā)揮抗氧化活性的作用機制。

        H2O2能對HepG2細胞造成嚴重的氧化應(yīng)激損傷。當(dāng)HepG2細胞遭受ROS刺激后,細胞膜脂質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)并生成代謝產(chǎn)物MDA,膜通透性增強,并且對胞內(nèi)遺傳物質(zhì)造成破壞,引起p53和Caspase-3凋亡蛋白的表達量升高,進而導(dǎo)致細胞損傷并誘導(dǎo)其凋亡;為了抵抗外界ROS的刺激和恢復(fù)胞內(nèi)氧化還原平衡,內(nèi)源性的抗氧化物酶系(SOD、CAT和GSH-Px)被大量消耗,最終導(dǎo)致氧化防御系統(tǒng)紊亂。因此,當(dāng)HepG2細胞受到H2O2刺激后,細胞存活率顯著下降、凋亡通路被激活、MDA和抗氧化物酶系水平顯著改變。而本研究結(jié)果顯示,PVPs能顯著提高HepG2細胞的存活率,降低MDA和胞內(nèi)ROS水平,提高抗氧化物酶活力,降低凋亡蛋白的表達。這表明PVPs能通過降低胞內(nèi)ROS水平、提高過氧化酶系和抑制凋亡通路的激活緩解氧化應(yīng)激損傷。

        4 結(jié) 論

        本實驗研究了PVPs對H2O2所誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷模型的細胞存活率、ROS水平、MDA水平、抗氧化物酶系活力和p53、Caspase-3蛋白表達量的影響。結(jié)果表明:PVPs能緩解H2O2所引起的HepG2細胞存活率降低,并降低胞內(nèi)ROS、MDA水平,提高抗氧化物酶系中SOD、CAT、GSH-Px活力,并且下調(diào)p53、Caspase-3的蛋白表達量。PVPs對H2O2引起的HepG2細胞氧化損傷具有一定的保護作用,能通過提高細胞存活率、降低胞內(nèi)的ROS水平、減輕細胞膜脂質(zhì)的氧化程度、抑制凋亡蛋白的表達和提高胞內(nèi)抗氧化物酶系的活力,提高機體的抗氧化能力,從而增強對外界氧化應(yīng)激的調(diào)控。

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