低浓度亚砷酸钠通过抑制TrxR活性诱导INS-1细胞凋亡的作用机制探讨

摘要

目的:高砷暴露已成为全球面临的重大公共卫生问题，中国近2000万人面临高砷饮用水的威胁。在高砷地区常住人群中，糖尿病呈高发趋势，提示砷对胰岛细胞可能具有毒作用。而在所有类型的糖尿病中，Ⅱ型糖尿病(T2DM)占90％到95％以上。近年来，根据流行病学和实验研究资料表明，砷暴露是T2DM重要的危险因素之一。砷致糖尿病的机制可能是由于破坏了胰岛β细胞的功能，使胰岛β细胞凋亡，但是作用机制并不明确。为了进一步的探索砷和糖尿病之间的关系及其可能机制，本研究将探讨低浓度亚砷酸钠通过抑制硫氧还蛋白还原酶的活性从而诱导体外培养的大鼠胰岛β细胞株(INS-1)凋亡的作用机制。
　　方法:本实验以INS-1细胞为研究对象，选用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT)检测不同浓度亚砷酸钠作用后的INS-1细胞存活率的变化;用天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）分光光度法法检测亚砷酸钠致细胞凋亡情况;用端点胰岛素检测法检测细胞内硫氧还蛋白还原酶(TrxR)的活性;用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测细胞内凋亡信号激酶1(ASK1)的活性情况;用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测细胞内Bcl-2相关X蛋白(Bax)和B细胞淋巴瘤和白血病-2(Bcl-2)的蛋白表达以及Bax/Bcl-2蛋白表达的比值变化;用流式细胞分析仪检测亚砷酸钠诱导的细胞凋亡对于ASK1的依赖性。实验结果用SPSS17.0统计软件包进行统计分析。
　　结果:经过不同浓度亚砷酸钠（0μM、0.1μM、0.25μM、0.5μM和1.0μM）作用96小时后，INS-1细胞的存活率随着亚砷酸钠浓度的升高而降低;随着亚砷酸钠浓度的升高，caspase-3的活性明显升高;硫氧还蛋白还原酶的活性随着亚砷酸钠浓度的升高而降低;凋亡信号激酶1的活性随着亚砷酸钠浓度的升高而升高;Bax表达上调，Bcl-2表达下调，Bax/Bcl-2蛋白表达的比值随亚砷酸钠浓度升高而升高;ASK1被敲除后，亚砷酸钠诱导的细胞凋亡减少。
　　结论:亚砷酸钠可能通过抑制TrxR的活性，释放ASK1，Bax/Bcl-2蛋白表达的比值升高，引发下游caspase-3活性的升高，从而导致INS-1细胞的凋亡。

目录

声明

摘要

(一)前言

(二)材料与方法

1 实验材料

1．1 实验对象

1．2 药品和主要试剂

1．3 主要仪器

2 实验方法

2．1 细胞培养、处理及染毒

2．2 MTT实验检测细胞毒性

2．3 分光光度法检测caspase-3活性

2．4 端点胰岛素法检测TrxR活性

2．5 ELISA法检测ASK1活性

2．6 Western blot免疫印迹法检测Bax和Bcl-2蛋白表达

2．7 RNA干扰

2．8 AV／PI双染流式检测细胞凋亡

2．9 统计方法

(三)结果

1．亚砷酸钠对INS-1细胞活性的影响

2．亚砷酸钠对INS-1细胞caspase-3活性的影响

3．亚砷酸钠对INS-1细胞内TrxR活性的影响

4．亚砷酸钠对INS-1细胞内ASK1水平的影响

5．亚砷酸钠对INS-1细胞内Bax／Bcl-2蛋白表达的影响

6．亚砷酸钠诱导INS-1细胞凋亡对ASK1的依赖性的影响

(四)讨论

(五)结论

参考文献

三、综述 砷致糖尿病发病机制的研究进展

四、攻读学位期间发表论文情况

致谢