铅致原代小胶质细胞和原代星形胶质细胞毒性反应差异的研究

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背景铅在环境中普遍存在,是人类最早发现的重金属之一,作为潜在的环境污染物已引起国内外广泛关注。研究表明,我国有42.2%城乡儿童呈亚临床铅中毒,远远高于美国的15%,儿童铅暴露问题十分严峻。低剂量铅暴露影响神经系统,严重时可造成中毒性脑病,铅引起中枢神经毒性的主要机制有:(1)造成神经递质紊乱;(2)使神经元受损凋亡;(3)诱导神经细胞氧化应激;(4)影响神经胶质细胞功能,从而损伤神经元。胶质细胞作为神经系统的免疫细胞,在铅所致的毒性作用中发挥了重要作用。神经胶质细胞主要包括小胶质细胞和星形胶质细胞,其中小胶质细胞是中枢神经系统的免疫反应细胞,起着免疫监视和损伤保护作用,而星形胶质细胞是构成神经系统基本骨架的重要一员。神经胶质细胞的数量远远超过神经元,在受到刺激后能分泌多种神经营养因子、趋化因子等。关于铅对神经胶质细胞的毒性影响研究不多,对于星形胶质细胞毒性机制的研究主要集中在铅对星形胶质细胞活化作用,以及对星形胶质细胞调控海马长时程增强效应的影响;铅对小胶质细胞的毒性机制主要包括激活分泌炎性因子和趋化因子,导致大鼠海马体神经损伤,小胶质细胞集聚增多。但是铅对两种细胞的毒性差异的反应尚未有报道。核因子 E2 相关因子 2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是调控细胞氧化应激反应的重要转录因子之一,抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)是Nrf2蛋白介导适应性抗氧化应激反应的主要DNA结合序列。相关研究表明Nrf2-ARE系统在铅诱导的神经毒性中发挥了保护作用,而Nrf2蛋白在铅诱导神经胶质细胞毒性中的作用尚不清楚。目的本研究的目的是研究铅暴露对原代小胶质细胞和原代星形胶质的细胞毒性反应差异,初步探讨Nrf2分子在铅诱导小胶质细胞的氧化应激反应中的作用及机制。方法1.分离并纯化原代小胶质细胞和原代星形胶质细胞;2.以不同浓度的醋酸铅溶液(5,15,30,50,100,250,500μmol/L)处理两种细胞24h后,CCK-8检测细胞增殖能力,为后续实验选取合适的浓度;3.ICP-MS检测两种细胞内的铅含量;4.共聚焦显微镜、GSH试剂盒检测细胞ROS、GSH水平;蛋白质免疫印迹法检测Nrf2蛋白水平。5.Nrf2敲低后,30μmol/L醋酸铅溶液处理原代小胶质细胞24h,CCK-8检测细胞增殖改变。6.Nrf2敲低后,30μmol/L醋酸铅溶液处理原代小胶质细胞24h,qPCR检测HO-1、NQO-1转录水平,蛋白质免疫印迹法检测Nrf2、HO-1、NQO-1蛋白水平;共聚焦显微镜检测细胞ROS水平;Nrf2强诱导剂tBHQ处理后铅诱导原代小胶质细胞,检测Nrf2、HO-1、NQO-1蛋白水平以及ROS水平改变。结果1.与原代星形胶质细胞相比,原代小胶质细胞对低浓度铅处理更加敏感;2.原代小胶质细胞在低浓度的铅处理下发生明显的氧化应激作用,细胞内ROS增加,GSH减少,抗氧化相关蛋白Nrf2增加,而原代星形胶质细胞细胞变化不明显;3.Nrf2蛋白分子参与了铅诱导原代小胶质细胞氧化应激的过程。结论综上所述,铅处理原代小胶质细胞和原代星形胶质细胞毒性具有明显差异,其中原代小胶质细胞对铅暴露更加敏感,并发生明显氧化应激作用,Nrf2分子可能参与了该过程。
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