铁过载巨噬细胞体外模型的建立及氧化应激对铁过载巨噬细胞的损伤作用

摘要

目的通过铁与巨噬细胞共培养, 建立体外铁过载巨噬细胞模型, 检验铁过载对细胞氧化应激水平的影响以及氧化应激升高对巨噬细胞的影响。方法在巨噬细胞培养的过程中分别添加不同浓度（5、10、20、40、80 μmol/L）枸橼酸铁铵（FAC）建立铁过载巨噬细胞模型（铁过载组）, 以不添加FAC作为对照组, 检验这一过程中细胞数量及状态、细胞活性、细胞吞噬功能的变化, 细胞生成活性氧、活性氮水平以及与之相关的氧化应激信号通路的变化。再用地拉罗司（DFX）去铁及抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC） 清除过多的氧化应激后, 检测上述指标的变化。结果 （1）在培养液中加入不同浓度FAC培养, 发现巨噬细胞内可变铁池（LIP）水平升高, 且具有浓度依赖性, 在含80 μmol/L FAC的培养液中LIP水平达到最高。（2）随着FAC浓度的提高, 巨噬细胞的活性逐渐降低, 依次为对照组的51.58%、40.98%、16.23%、3.46%、0.05% （均P＆0.05）。选取活性降低至16.23%的FAC浓度（20 μmol/L）作为后续实验铁过载组。（3）和对照组相比, 铁过载组巨噬细胞的数量减少至对照组的32.80%（P＆0.05）, 细胞状态由贴壁变为部分悬浮;铁过载组巨噬细胞的吞噬功能降低至对照组的20.40%（P＆0.05）。（4）进一步的机制研究发现铁过载组的活性氧水平及活性氮水平分别是对照组的7.71及1.45倍（均P＆0.05）;经过荧光定量PCR检测发现, 与对照组相比, 参与活性氧生成的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（NOX4）基因、参与活性氮生成的诱导型一氧化氮合酶（iNOS）基因的mRNA表达水平升高, 参与活性氧清除的谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）基因mRNA表达水平降低;氧化应激信号通路相关的磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）基因mRNA表达水平升高;负反馈调节氧化应激的叉头蛋白O3（FOXO3）基因mRNA表达水平降低。（5）铁过载实验组进行去铁及抗氧化治疗后, 上述损伤得到部分逆转。结论铁过载通过诱导氧化应激, 激活氧化应激信号通路损伤巨噬细胞的功能。本模型为深入研究铁过载对巨噬细胞功能的作用机制提供实验方法, 并可能为治疗铁过载患者提供理论基础及寻找新的靶点。