PP1A通过降低ROS水平抑制小鼠脂肪细胞焦亡的作用机制

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaotang111
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细胞焦亡作为一种新发现的程序性细胞死亡方式(PCD)备受关注,研究证明多种外源刺激物都能够引发细胞焦亡。细胞焦亡被认为在癌细胞的发育过程中具有重要意义,癌细胞中的胱天蛋白酶(Caspase)能够响应化疗药物,进而剪切Gasdermin家族蛋白,使其蛋白的N端暴露,N端序列与细胞膜结合,在细胞膜表面形成孔状结构,破坏细胞渗透压平衡,导致细胞内容物外泄,造成细胞炎性死亡。已有研究证明脂肪细胞中也存在细胞焦亡的发生。丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶1催化亚基α(PP1A)定位于细胞核中,在细胞的发育调节、糖代谢以及蛋白合成中发挥重要作用。PP1A和其同家族的蛋白PP2A,PP4被发现能够利用其磷酸酶活性来参与调节DNA损伤检查点以及DNA损伤的修复。PP1A还能够靶向细胞凋亡过程中的重要蛋白。然而细胞焦亡作为脂肪的重要生理过程是否受到PP1A的调节目前尚不清楚。本研究利用蛋白组测序、q PCR、免疫印迹、免疫荧光、免疫组化等方法,探究PP1A通过降低脂肪细胞的活性氧反应(ROS)来抑制脂肪细胞焦亡的作用及其机制。本试验为解析PP1A在脂肪细胞氧化应激导致的细胞焦亡中发挥的调节功能和机制提供了一定的理论基础。本研究得到以下结果:1. PP1A通过降低ROS水平抑制脂肪细胞焦亡。通过Leptin处理脂肪细胞蛋白组测序,筛选出Leptin调控下表达水平极显著降低的PP1A(P<0.01),研究PP1A对脂肪细胞焦亡的影响。使用H2O2构建脂肪细胞ROS模型,检测模型下细胞ROS表达水平以及SOD,MDA以及CAT的活性,验证ROS模型构建成功(P<0.05)。脂肪细胞ROS与线粒体探针共定位染色发现PP1A超表达处理下ROS水平显著降低(P<0.05),JC-1染色以及线粒体呼吸链功能基因m RNA水平检测显示PP1A能够缓解ROS引起的线粒体功能紊乱(P<0.05)。ROS模型下,PP1A能够抑制促凋亡基因Bad,Bax,Caspase9和Caspase3的m RNA水平,提高抑凋亡基因Bcl-2的m RNA水平,抑制焦亡基因GSDME的表达,同时能够抑制cleaved-Caspase3活化,降低GSDME-N的蛋白水平(P<0.05)。PP1A能够有效抑制细胞色素c由线粒体向细胞质的转移(P<0.01)。Tunnel染色显示超表达PP1A能够抑制脂肪细胞的DNA损伤(P<0.05);降低细胞培养液中LDH和IL-1β的含量(P<0.05),表明PP1A能够抑制脂肪细胞焦亡。2. PP1A通过抑制ROS/MAPK/Caspase3通路阻止脂肪细胞焦亡。H2O2处理构建脂肪细胞ROS模型,检测模型下细胞内ROS含量,ROS特异性抑制剂NAC处理后细胞中ROS水平显著降低(P<0.05)。ROS模型下MAPK通路蛋白ERK,JNK,p38的磷酸化水平显著升高,在NAC处理之后其磷酸化水平显著下降(P<0.05)。进一步探究MAPK下游的蛋白表达,发现ROS模型下,cleaved-Caspasae3和GSDME-N的蛋白水平也显著增加(P<0.05),而在使用MAPK通路的3个抑制剂处理之后,cleaved-Caspasae3和GSDME-N的蛋白水平得到不同程度的降低(P<0.05);并且ROS模型下,脂肪细胞培养液中IL-1β和LDH的含量显著升高,但是MAPK通路抑制剂处理之后都有不同程度的降低(P<0.05)。超表达PP1A处理脂肪细胞,p-ERK,p-JNK,p-p38,cleaved-Caspase3以及GSDME-N的蛋白表达水平显著降低,si PP1A处理则相反(P<0.05)。免疫荧光检测cleaved-Caspase3和GSDME-N的表达水平与上述结果一致(P<0.05)。以上结果表明PP1A通过抑制ROS/MAPK/Caspase3通路阻止脂肪细胞焦亡。3. PP1A通过促进M2巨噬细胞极化抑制脂肪细胞焦亡。H2O2处理显著促进脂肪组织中M1巨噬细胞标志物TNFα和IL6的m RNA水平,而抑制M2巨噬细胞标志物CD206和IL10的表达,超表达PP1A则能逆转这种现象,促进巨噬细胞的M2型极化(P<0.05)。蛋白表达水平与m RNA水平一致。脂肪组织HE染色显示,PP1A能够有效减小脂肪细胞的大小,并提高脂肪组织中脂解基因的m RNA表达水平,抑制脂肪合成基因ACC和FASN的表达水平(P<0.05)。H2O2处理促进M1巨噬细胞标志基因表达,si PP1A处理则进一步促进M1巨噬细胞极化,使用ROS特异性抑制剂处理,则能够有效抑制M1巨噬细胞极化,此时脂肪细胞中ROS相关基因CAT,SOD-2以及促凋亡相关基因Bad,Bax,Caspase3和焦亡相关基因GSDME,GSDMD的m RNA水平显著上调(P<0.05),抑凋亡基因Bcl-2的m RNA水平显著下调,并且Bad,Bax,cleaved-Caspase3和GSDME-N的蛋白表达水平也显著升高,超表达PP1A处理之后发生逆转(P<0.05)。GSDME-N的免疫组化也与之一致。本试验结果显示PP1A能够通过促进脂肪组织中M2巨噬细胞极化而抑制脂肪细胞焦亡。本研究证明了PP1A通过阻断ROS/MAPK/Caspase3通路来抑制脂肪细胞焦亡。PP1A通过促进脂肪组织中M2巨噬细胞极化,调节M1/M2巨噬细胞的平衡以及脂肪细胞巨噬细胞的互作来抑制脂肪细胞焦亡。
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