线粒体损伤在镉诱导肝细胞凋亡和DNA损伤中的作用

作     者：张玉静 蒋妮 柳强 朱勇飞 黄昕 Zhang Yujing;Jiang Ni;Liu Qiang;Zhu Yongfei;Huang Xin

作者机构：湖南师范大学医学院分子流行病学湖南省重点实验室长沙410081 

出 版 物：《卫生研究》 (Journal of Hygiene Research)

年 卷 期：2020年第49卷第2期

页      面：290-297页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 071009[理学-细胞生物学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(No.81803272) 湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划(No.2018017) 

主　　题：镉 肝L02细胞 细胞凋亡 活性氧 线粒体损伤 

摘      要：目的探讨活性氧(reactive oxidative species, ROS)介导的线粒体损伤在镉(cadmium, Cd)暴露诱导肝L02细胞凋亡和DNA损伤中的作用。方法以肝L02细胞为研究对象,利用0~90μmol/L的Cd处理细胞24 h,采用噻唑兰法检测Cd暴露对细胞生存率的影响;以0、20和40μmol/L的Cd染毒细胞24 h,分别采用克隆形成实验、流式细胞术、彗星实验、2′,7′-二氯荧光黄双乙酸盐非标记性氧化敏感的荧光探针、线粒体红色荧光探针(Mitotracker Red CMXRos)和10-N-壬基-吖啶橙等荧光探针标记、线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)、ATP测定试剂盒以及Western Blot等方法,检测Cd暴露对细胞克隆形成能力、细胞凋亡、DNA损伤、ROS水平、线粒体形态、线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential, MMP/Δψm)、线粒体质量、ATP含量及相关蛋白的影响;利用90μmol/L抗氧化剂维生素C预处理细胞1 h后给予40μmol/L Cd处理细胞24 h,检测ROS水平、Δψm、线粒体质量、ATP含量、细胞凋亡、DNA损伤及相关蛋白的改变。结果随Cd处理浓度的增高和处理时间的延长,肝L02细胞存活率显著降低,克隆形成实验结果显示,与对照组相比,20和40μmol/L Cd处理组的克隆形成率分别为8.23%和6.17%,细胞凋亡率分别为15.85%和26.26%,且B细胞淋巴瘤/白血病-2(B cell lymphoma/lewkmia-2, Bcl-2)基因的蛋白水平显著降低,Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein, Bax)和激活型半胱天冬蛋白酶-3(cleaved cysteine aspastic acid-specific protease 3, cleaved-caspase-3)蛋白水平呈剂量依赖性升高,Cd处理还可诱导细胞DNA损伤的发生以及细胞内ROS的大量蓄积,伴随线粒体颗粒状改变、Δψm、线粒体质量、ATP含量和线粒体细胞色素C(cyt c)的显著降低及胞浆cyt c的表达增高(P0.05);此外,与单独Cd处理组相比,维生素C预处理不仅能够显著增高Δψm、线粒体质量、ATP含量和线粒体cyt c,降低胞浆cyt c的表达(P0.05),还能够减轻Cd诱导的细胞凋亡和DNA损伤。结论 Cd暴露可诱导细胞内ROS的蓄积,进而引起线粒体功能障碍,最终导致细胞凋亡和DNA损伤的发生。