葫蘆巴堿誘導煙草Bright Yellow-2細胞凋亡及其分子機制研究.pdf

1、葫蘆巴堿(Trigonelline,TRG)是從豆科植物葫蘆巴(Trigonellafoenum-graecum L.)的干燥種子中分離的一種生物堿,它不僅存在于葫蘆巴屬植物,而且廣泛存在于其它植物中。葫蘆巴堿是尼克酸和尼克酰胺的代謝產(chǎn)物,與NADP+/ADPH和NAD+/NADH的代謝循環(huán)密切相關。在外界特殊環(huán)境下NADP+/NADP和NAD+/NADH積累過多后,其中一條代謝途徑就會引起葫蘆巴堿增加,葫蘆巴堿進而作為信號分子作用于呼

2、吸鏈引起細胞凋亡。為了證明這種假說,本文以外源葫蘆巴堿為供試材料,以煙草Bright Yellow-2(BY-2)懸浮細胞為實驗材料,探討了葫蘆巴堿誘導煙草細胞凋亡的形態(tài)變化與生化特征,初步探索了細胞凋亡發(fā)生的機制,得到以下幾方面的結(jié)果:
　　 1.煙草BY-2懸浮細胞的生長受轉(zhuǎn)速、光照、溫度、培養(yǎng)液、傳代的體積比、傳代時間等因素的影響。研究發(fā)現(xiàn),振蕩培養(yǎng)的速度為130rpm、暗培養(yǎng)和25±2℃為最適合煙草BY-2懸浮細胞生長的

3、條件。懸浮細胞培養(yǎng)液采用MS改良后的培養(yǎng)液,另加2mg/L的2,4-D激素能為細胞生長提供良好的營養(yǎng)。細胞的傳代體積比為1:4,每隔7天傳代一次,可以保證細胞汲取新的營養(yǎng)物質(zhì)以及避免大的細胞團釋放有毒物質(zhì)對新生細胞毒害。通過對細胞鮮重、干重和FDA染色活力檢測,發(fā)現(xiàn)細胞生長在3-4天時處于對數(shù)期,此時的細胞最穩(wěn)定、活性強可以用于進一步的實驗。
　　 2.TRG誘導的煙草細胞死亡表現(xiàn)為細胞凋亡的典型特征。20mmol/LTRG可誘

4、導煙草BY-2細胞凋亡,處理72小時后Trypan blue染色,可觀察到細胞膜皺縮與細胞壁間有空隙,類似于質(zhì)壁分離的現(xiàn)象,細胞核凝集甚至細胞器不完整。Hoechst33258/PI雙染色經(jīng)熒光顯微鏡檢測觀察到細胞核染色質(zhì)固縮,邊緣化,空泡化。處理108小時提取其基因組DNA進行瓊脂糖凝膠電泳,觀察到DNA Ladder現(xiàn)象,表明DNA在核小體間發(fā)生斷裂;TUNEL檢測可觀察到較強的陽性信號,進一步表明其細胞核內(nèi)發(fā)生了DNA3'-OH末

5、端斷裂;TUNEL/Hoechst33258雙染觀察到與Hoechst33258/PI雙染相同的形態(tài)學特征。以上結(jié)果表明TRG可以誘導BY-2煙草懸浮細胞發(fā)生細胞程序性死亡。
　　 3.探討了TRG誘導煙草細胞凋亡的機制。經(jīng)TRG處理后煙草細胞內(nèi)發(fā)生了活性氧進發(fā),TRG處理8小時內(nèi),胞內(nèi)的H2O2出現(xiàn)兩個峰值,第一個峰值出現(xiàn)在處理后0.25h,第二個峰值出現(xiàn)在處理后6小時,且第二個峰值大于第一個峰值;TRG處理后檢測到胞外的H2

6、O2也分別在0.25小時和1小時達到積累的高峰,而后H2O2達到了相對穩(wěn)定的狀態(tài);另外,在TRG處理誘導活性氧(ROS)的積累動態(tài)變化過程中發(fā)現(xiàn),TRG處理12小時后檢測ROS的進發(fā)量最高,此后直到120小時ROS的含量相對穩(wěn)定,說明在煙草細胞凋亡過程中H2O2和ROS都參加了細胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導途徑;與此同時在TRG誘導了煙草細胞凋亡過程中30分鐘內(nèi)就檢測到NO的產(chǎn)生,到2.5小時時發(fā)生了NO進發(fā),在6小時時檢測到得NO含量達到最大值,

7、此變化趨勢基本與H2O2相同,表明NO與H2O2協(xié)同作用促進了細胞凋亡;為明確氧化反應在煙草細胞死亡中的作用,進一步用抗氧化劑抗壞血酸鹽((+)-Sodium L-ascorbate簡稱AsA)對葫蘆巴堿誘導的煙草細胞凋亡進行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用AsA預處理后加入TRG,從AsA抑制TRG誘導細胞凋亡率的變化圖可以看出AsA對抑制17RG誘導細胞凋亡有顯著效果。隨著時間的延長AsA抑制TRG誘導細胞凋亡的比率也相應增加,由開始的抑制率6.