乙酸鉛誘導PC 12細胞凋亡的信號途徑研究.pdf

1、鉛是一種常見的重金屬，由于其延展性好、抗腐蝕能力強、熔點低等特性，在工業(yè)生產和日常生活中被廣泛應用。鉛無法被生物所降解，所以其在環(huán)境各相和生物系統(tǒng)中持續(xù)存在，造成了全球性的空氣、水、土壤鉛污染的問題，并對人類健康構成持續(xù)性的威脅。鉛暴露能引起人體的生理、生化及行為等方面發(fā)生異常。大量的研究已證實鉛毒性可涉及到人體全身，累及神經、血液、心血管、泌尿、生殖、骨骼、內分泌及免疫等系統(tǒng)；其中神經毒性由于對學齡前兒童的嚴重危害而受到更為廣泛的關注

2、。 近些年來，鉛的毒性機理也得到了較為充分的研究，發(fā)現(xiàn)鉛主要通過與蛋白結合和模擬鈣的功能產生毒性。最近許多研究還發(fā)現(xiàn)鉛能引起大鼠腦、睪丸、成纖維、肺和視網(wǎng)膜細胞發(fā)生凋亡，提示細胞凋亡可能在鉛毒性中起了重要的作用。細胞凋亡是一種高度受調控的細胞死亡方式，是應對外界刺激，維持機體平衡的重要手段。細胞凋亡的調控十分復雜，主要有三條信號途徑參與其中：死亡受體途徑、線粒體途徑和內質網(wǎng)途徑。凋亡的信號途徑涉及了數(shù)百個基因和蛋白，從而構成了一

3、個復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)，對細胞的生或死進行精密的調控。 以往的研究中提示，線粒體途徑可能在鉛誘導細胞凋亡中起了主要作用。然而，鉛是如何導致線粒體功能失調以及哪些上游信號參與了線粒體途徑尚未明確。此外，鉛能擾亂內質網(wǎng)鈣的穩(wěn)態(tài)，而內質網(wǎng)途徑是否也參與了鉛誘導細胞凋亡的過程尚無研究報道。 綜上所述，本研究以神經元模式細胞-PC 12細胞為研究對象，驗證乙酸鉛能否誘導PC 12細胞發(fā)生凋亡。在此基礎上，根據(jù)已知的模式生物細胞凋亡機理逐

4、步推測線粒體上游途徑的參與者(如DNA損傷、p53蛋白、Bcl-2家族蛋白、細胞色素c和caspase-3等)，并用相關實驗進行驗證，最終勾畫出較為完整的鉛誘導細胞凋亡的線粒體途徑。此外，通過檢測內質網(wǎng)凋亡事件(如內質網(wǎng)特異性的凋亡酶caspase-12和鈣蛋白酶calpain是否被激活；GRP78和CHOP表達是否發(fā)生改變等)，進一步探索內質網(wǎng)途徑在此過程中的作用，以期對鉛誘導凋亡的機理有更為全面的認識。 主要實驗結果：

5、 1.乙酸鉛能引起PC 12細胞增殖顯著下降。 2.光鏡下觀察，乙酸鉛對PC 12細胞的形態(tài)和細胞骨架無明顯改變。 3.電鏡下觀察，乙酸鉛能使細胞核固縮，線粒體腫脹、正常結構消失并伴有空泡化，胞內出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，但內質網(wǎng)未見異常。 4.乙酸鉛能引起PC 12細胞DNA鏈斷裂，損傷程度存在濃度依賴關系。 5.乙酸鉛能誘導PC 12細胞發(fā)生凋亡，并存在濃度依賴關系。 6.乙酸鉛能引起caspase-3

6、活化程度顯著增強，并存在濃度依賴關系。 7.乙酸鉛對PC 12細胞的calpain活性無明顯改變。 8.乙酸鉛能促進PC 12細胞胞質細胞色素c水平的提高，Bax和p53表達增加，Bcl-2表達下降，Bax／Bcl-2比值上升。 9.乙酸鉛能促進PC 12細胞GRP78表達的增加，而CHOP和procaspase-12表達未改變，caspase-12未剪切活化。 結論： 1.鉛誘導細胞凋亡的線粒體

7、途徑：鉛通過損傷細胞DNA誘導p53激活，并進一步引起B(yǎng)ax表達增加，導致：Bax／Bcl-2比值升高，線粒體通透性改變，細胞色素c等促凋亡物質釋放入胞質，引起caspase級聯(lián)激活，并最終導致細胞凋亡的發(fā)生。 2.結合形態(tài)學和生化研究結果，在本研究條件下，鉛通過線粒體途徑誘導細胞凋亡，而內質網(wǎng)途徑可能并未參與此過程。 3.鉛誘導細胞凋亡生化指標改變的同時，細胞器也發(fā)生了形態(tài)學改變。 4.細胞凋亡可能在鉛致毒過程