黄芩素对H2O2诱导HT22细胞损伤的保护作用及机制研究

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背景:脑血管病及神经退行性病变等神经系统疾病已成为我国及全球重大的健康问题,其中氧化应激和内质网应激是引起神经细胞损害的重要分子病理机制。黄芩素是重要的黄酮类化合物之一,主要从黄芩的根中分离而来。黄芩素发挥众多药理活性,包括抗氧化应激、抑制炎症反应、抗兴奋性毒性、抗凋亡、刺激神经发生、促进神经保护因子的表达等,可有效缓解神经细胞损伤。目的:建立H2O2诱导HT22细胞损伤的体外实验模型,探索黄芩素对H2O2损伤HT22细胞的保护作用;进一步探讨黄芩素干预H2O2损伤的HT22细胞后蛋白质表达谱的变化,探索黄芩素的作用靶点,明确黄芩素对神经细胞发挥保护作用的潜在分子机制。方法:不同终浓度的H2O2(0μM、150μM、200μM、250μM、300μM、350μM和400μM)作用于HT22细胞24h并计算半数抑制率(IC50);不同终浓度的黄芩素(0μM、1.563μM、3.125μM、6.25μM、12.5μM和25μM)预处理HT22细胞2h,然后用IC50的H2O2损伤HT22细胞24h;最后用倒置相差显微镜观察细胞的形态学变化,并用CCK-8法检测HT22细胞的存活率。乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒分别检测对照组、H2O2组和黄芩素干预组HT22细胞培养基中LDH含量;Hoechst 33342染色法检测细胞凋亡情况。双向电泳分析黄芩素干预后HT22细胞蛋白质表达谱的变化,并用MALDI-TOF-MS质谱仪分析、鉴定差异表达的蛋白质。Western blot分析黄芩素对HT22细胞中Prdx2、ATF4、Bcl-2、Bax等蛋白表达的影响。结果:细胞存活率随H2O2浓度的增加而逐渐降低,其中IC50为228.5μM(95%CI:215.3~242.5μM,R~2=0.9509)。H2O2(250μM)作用HT22细胞后,细胞形态发生明显改变,细胞损伤较显著,黄芩素干预后可显著缓解细胞的损伤。用不同浓度的黄芩素单独干预正常HT22细胞,其细胞存活率无明显变化(p?>?0.05)。然后用不同浓度的黄芩素预处理HT22细胞对H2O2诱导的细胞损伤具有呈剂量依赖性保护作用。与H2O2组比较,1.563μM(p?<?0.05)、3.125μM(p?<?0.01)、6.25μM(p?<?0.05)和12.5μM(p?<?0.05)黄芩素预处理组细胞存活率有统计学差异,而25μM(p?>?0.05)黄芩素预处理组差异无统计学意义;其中,3.125μM的黄芩素预处理组细胞存活率最高。黄芩素预处理组细胞培养基中LDH含量较H2O2组明显减少(p?<?0.01)。Hoechst 33342染色检测表明黄芩素预处理可显著减少H2O2引起的细胞凋亡。用双向电泳和质谱分析、鉴定出了黄芩素干预后7个差异表达的蛋白质,其中3个蛋白Peroxiredoxin 2、Tropomyosin alpha-1 chain和Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase A表达上调,而4个蛋白Fascin、S-formylglutathione hydrolase、Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit I和Hemoglobin subunit epsilon-Y2表达下降。黄芩素干预后Prdx2蛋白的表达明显上调,这与双向电泳的结果一致;与对照组比较,H2O2组HT22细胞中Bcl-2蛋白的表达明显降低,ATF4和Bax蛋白的表达显著上调;而黄芩素干预组Bcl-2蛋白的表达明显上调,ATF4和Bax蛋白的表达明显下调。结论:黄芩素可改善H2O2对HT22细胞的损伤,并以浓度依赖性地方式发挥神经保护作用。黄芩素保护神经细胞的作用机制可能是通过增强Prdx2蛋白的表达,减弱氧化应激反应,进一步调控ATF4介导的Bcl-2/Bax凋亡途径,从而抑制神经细胞凋亡。
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