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NF-κB通路参与邻苯二甲酸二丁酯诱导U251细胞毒性的作用研究

本站小编 Free考研考试/2021-12-31

梁冯1, 王泽夏2, 晏彪2
1. 湖北中医药大学检验学院, 武汉 430065;
2. 湖北科技学院基础医学研究中心, 咸宁 437100
收稿日期: 2018-06-26; 修回日期: 2018-07-19; 录用日期: 2018-07-19
基金项目: 湖北省卫生计生委面上项目(No.WJ2017M166);湖北省教育厅科学技术研究项目(No.B2018172)
作者简介: 梁冯(1982-), 女, E-mail:32182721@qq.com
通讯作者(责任作者): 晏彪(1988—),男,硕士,讲师,主要研究方向:环境医学和分子毒理学.E-mail:e21yanbiao@sina.cn

摘要: 为探究nuclear factor-κB(NF-κB)通路及其分子事件相关蛋白参与邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl-phthalate,DBP)诱导神经毒性的作用机制,以人胶质瘤细胞U251为对象,设置6个实验组:Control组,Tween 80组(阳性对照组)、25 μmol·L-1 DBP组、100 μmol·L-1 DBP组、20 μmol·L-1维生素E(vitamin E,VE)组、100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组.U251细胞经不同处理组分别暴露12 h及24 h后,观察细胞形态学结晶紫染色结果,检测细胞活性(CCK-8)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、氧化应激转录因子NF-κB,以及NF-κB通路相关蛋白钙调神经磷酸酶(calcineurin,CaN)、泛素特异性蛋白酶14(ubiquitin-specific protease 14,USP14)、胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)的表达水平.与对照组相比,100 μmol·L-1 DBP组U251细胞的数量降低,细胞损伤,CCK-8降低,ROS、MDA含量显著升高,NF-κB水平显著升高,CaN、USP14表达均升高,GDNF表达降低,差异均有统计学意义(p < 0.05,p < 0.01);加入抗氧化剂VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组相比,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 M VE组U251细胞的数量增多,细胞损伤得到缓解,CCK-8上升,ROS、MDA含量显著降低,NF-κB水平显著降低,CaN、USP14表达均降低,GDNF表达增加,差异均有统计学意义(p < 0.05,p < 0.01).NF-κB和NF-κB通路相关蛋白的水平或含量变化表明,NF-κB作为氧化应激转录因子参与DBP诱导的U251细胞毒性作用;VE作为抗氧化剂可阻断ROS的生成从而抑制NF-κB的活化,提示VE在体外对DBP介导的神经毒性具有一定的保护作用.
关键词:邻苯二甲酸二丁酯U251细胞氧化应激NF-κB神经毒性
Role of the NF-κB pathway in dibutyl phthalate mediated effects in U251 cells
LIANG Feng1, WANG Zexia2, YAN Biao2
1. School Laboratory Medicine, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan 430065;
2. Research Center of Basic Medical Sciences, Hubei University of Science and Technology, Xianning 437100
Received 26 June 2018; received in revised from 19 July 2018; accepted 19 July 2018
Abstract: To investigate the role of nuclear factor-κB (NF-κB) pathway and its related proteins involved in dibutyl-phthalate (DBP) induced neurotoxicity in U251 glioma cells. Six experimental groups were treated as follows:control group, Tween 80 group, 25 μmol·L-1 DBP group, 100 μmol·L-1 DBP, 20 μmol·L-1 vitamin E (VE), and 100 μmol·L-1 DBP combined with after-treatment of VE group. U251 cells were exposed to different treatment groups for 12 h and 24 h, respectively. The morphological changes of U251 cells were observed by crystal violet staining. The expression levels of CCK-8, reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA), NF-κB (an oxidative stress transcription factor), calcineurin (CaN), ubiquitin-specific protease 14 (USP14) and glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) were detected. Compared with the control group, the number of U251 cells in 100 μmol·L-1 DBP group was decreased, the contents of ROS and MDA were significantly increased (p < 0.05, p < 0.01), the expression of CaN and USP14 were significantly increased (p < 0.05, p < 0.01), and the expression of GDNF was decreased (p < 0.05, p < 0.01), respectively. After the antioxidant VE was added to the treatment, compared with the100 μmol·L-1 DBP group, the number of U251 cells in 100 μmol·L-1 DBP + 20 μmol·L-1 VE group was increased, the cell damage was alleviated, the content of ROS and MDA were significantly decreased (p < 0.05, p < 0.01), and the expression of CaN and USP14 were decreased significantly (p < 0.05, p < 0.01), and the expression of GDNF was increased (p < 0.05, p < 0.01). The changes of NF-κB and NF-κB pathway related proteins suggest that NF-κB, as an oxidative stress transcription factor, is associated with the cytotoxicity of U251 cells induced by DBP. And VE can inhibit the activation of NF-κB by blocking the production of ROS, suggesting that VE has a protective effect on neurotoxicity mediated by DBP in vitro.
Keywords: dibutyl phthalateU251 cellsoxidative stressnuclear factor-κBneurotoxicity
1 引言(Introduction)据报道,环境污染物可影响人类的神经行为,并诱导相关的神经疾病(Kobrosly et al., 2014).特别对婴幼儿这类人群而言,他们的大脑尚未完全发育成熟,因而对暴露物更加敏感,增加了罹患神经疾病的风险(Miodovnik, 2011).邻苯二甲酸酯(phthalates, PAEs)是一类典型的人工合成化学品,是重要的塑料添加剂,广泛应用于日常生活用品,包括食品包装和医疗应用材料(Sathyanarayana et al., 2008).然而,PAEs往往易从使用、加工过程中溢出到环境中(Xu et al., 2009),婴幼儿通过日常饮食、吸入和皮肤接触PAEs可能导致一些健康问题,其中就包括神经毒性(Shea, 2003; Miodovnik et al., 2014).Cho等(2010)的研究表明,PAEs的暴露可以显著降低小学生的学习成绩和智商测量值.李桉琪等(2013)报道,淮河流域沙颍河段PAEs污染区儿童智力低于未污染区儿童的平均水平.
作为PAEs的一类主要物质,邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)在日常生活中也是普遍存在的环境污染物(Koch et al., 2003),其潜在的脑神经毒性最近受到越来越多的关注.最新研究表明(Wojtowicz et al., 2017),DBP可以通过胎盘和血脑屏障而作用于脑组织.此外,胶质瘤细胞在人类神经系统中特别容易受到外源性刺激,易致肿瘤或发育神经毒性(Huang et al., 1993; Li and Rossman, 2001),然而有关DBP对胶质瘤细胞的作用研究还相对较少,DBP在神经系统中的作用机制尚不清楚.
大量研究表明(Li et al., 2013; Yan et al., 2016),氧化应激在DBP诱导实验动物的神经毒性中发挥关键的作用.核因子κB(NF-κB)是一种氧化应激转录因子,具有广泛的生物学活性,参与细胞增殖和凋亡的多种生理和病理过程(Schieber and Chandel, 2014),提示NF-κB途径很有可能参与DBP诱导的神经毒性.为此,本研究以人胶质瘤细胞U251为对象,检测DBP对U251细胞的毒性、氧化损伤水平及NF-κB通路相关蛋白,包括钙调神经磷酸酶(calcineurin, CaN)、泛素特异性蛋白酶14(ubiquitin-specific protease 14, USP14)、胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF),以探究NF-κB途径及其分子事件相关蛋白参与DBP诱导神经毒性的作用机制.
2 材料和方法(Materials and methods)2.1 主要仪器与试剂CO2培养箱(美国Thermo),SWCJ2D超净工作台(苏州净化),Eclipse TE2000-S倒置显微镜(日本尼康), ELX 800酶标仪(美国Bio-Teck),Hide Chameleon V荧光酶标仪(芬兰Hidex).DBP(≥99%,CAS:84-74-2)、维生素E(Vitamin E, VE)、2′, 7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)、2-硫代巴比妥酸(TBA)购于美国Sigma公司,Tween-80 (CAS: 9005-65-6)购于美国Amresco公司,DMEM培养基、胎牛血清购于美国Gibco公司,CaN和USP14人源性ELISA试剂盒购于上海Blue Gene公司,GDNF和NF-κB人源性ELISA试剂盒购于美国eBioscience公司.
2.2 细胞与细胞培养人胶质瘤细胞系U251,购于武汉大学中国典型培养物保藏中心.U251细胞在含10%胎牛血清的DMEM培养基中分别培养12 h和24 h(培养条件为37 ℃、5%CO2).采用常规胰酶消化法制备U251细胞悬液,以1×104 cells·孔-1密度置于96孔板中,然后检测细胞活性和相关指标.
2.3 实验分组根据Zhang等(2016)的研究,选择DBP的暴露剂量为25、100 μmol·L-1.根据Johnson等(2017)的研究,选择VE的剂量为20 μmol·L-1.实验分组为:a: Control; b: Tween 80; c: 25 μmol·L-1 DBP; d: 100 μmol·L-1 DBP; e: 20 μmol·L-1 VE; f: 20 μmol·L-1 VE + 100 μmol·L-1 DBP.DBP溶解于Tween 80中,然后以1:1体积比用无血清培养基稀释至不同实验浓度(25 μmol·L-1、100 μmol·L-1),Dimitrov等(2011)已证明Tween 80是惰性的.VE用无血清培养基稀释至20 μmol·L-1,作为抗氧化剂,在混合组中,经DBP暴露30 min后再加入VE处理细胞.
2.4 实验指标测定2.4.1 细胞活性检测Cell Counting Kit-8简称CCK-8,是一种基于WST-8的广泛应用于细胞增殖和细胞毒性的快速高灵敏度检测试剂盒,间接反映活细胞数量.将不同处理组的U251细胞分别置于96孔板中培养12 h和24 h,然后添加10 μL CCK-8试剂(10 μL CCK-8溶于90 μL PBS)在黑暗条件下孵育2 h,酶标仪测定波长450 nm时的吸光度.
2.4.2 细胞形态学检查将U251细胞与上述不同处理组共培养,细胞分别暴露12、24 h后,用PBS快速洗涤两次,去除悬浮物,室温下用4%多聚甲醛固定1 h,然后用结晶紫染色(Chiba et al., 1998),最后用倒置显微镜观察细胞形态.
2.4.3 细胞氧化应激水平检测细胞内ROS水平通过与2′, 7′-二氯荧光素(DCF)反应的荧光强度来测定,将不同处理组的U251细胞分别置于96孔板中培养12 h和24 h,吸弃染毒液,用PBS重悬.将10 mmol·L-1的DCFH-DA荧光染料用PBS缓冲液稀释1000倍,加入100 μL待测细胞重悬液混匀,37 ℃避光孵育5 min,用荧光酶标仪检测485 nm激发光、528 nm发射光的荧光强度,以相对荧光单位(RFU)表示荧光强度.MDA可与2-硫代巴比妥酸(TBA)在高温(90~100 ℃)下形成稳定的显色产物而被测定,简言之,取0.5 mL细胞上清液于10 mL离心管中,加入0.6%TBA溶液沸水浴15 min,冷却后取1 mL,10000 g离心10 min,取上清液100 μL于酶标板中测其在450、532、600 nm的OD值(OD450、OD532、OD600).MDA含量(μmol·mg-1)=[6.45(OD532-OD600)-0.56OD600](μmol·L-1)×样本稀释倍数/待测匀浆蛋白浓度(mg·mL-1),Folin-酚法测定蛋白质含量.上述检测方法参照Yan等(2016)的方法进行.
2.4.4 NF-κB通路相关蛋白的测定严格按照ELISA试剂盒说明,检测细胞上清中NF-κB浓度、CAN活性、USP14活性和GDNF浓度,其灵敏度分别为100~2000 ng·L-1、2.5~85 IU·L-1、10 ~400 IU·L-1、10 pg·mL-1.
2.5 统计学分析实验数据均为x±s,采用GraphPad Prism 5.02 (GraphPadSoftwareInc.,CA,USA)软件进行数据处理,采用单因素方差分析(ANOVA)和LSD-t检验分析两组间的差异,p<0.05,表示差异有统计学意义.
3 结果(Results)3.1 DBP降低U251细胞活性CCK-8测定结果显示不同处理组U251细胞活性的影响,如图 1所示.与对照组相比,12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP暴露组的细胞活性降低,差异均有统计学意义(p<0.01), 表明此浓度下的DBP对U251细胞活性有抑制作用.加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组细胞活力明显增高,差异均有统计学意义(p<0.01,p<0.05),表明抗氧化剂VE对DBP诱导的细胞毒性有保护作用.
图 1(Fig. 1)
图 1 不同处理组U251细胞活性的影响(n=6)(a.暴露12 h;b.暴露24 h) 注:100 μmol·L-1 DBP暴露组与对照组比较,** p<0.01, ##p <0.01;与100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组比较,** p<0.01, # p<0.05,下同. Fig. 1The viability of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h) Note: 100 μmol·L-1 DBP exposure group compared with control group, ** p < 0.01, ##p < 0.01; compared with 100 μmol·L-1 DBP + 20 μmol·L-1 VE group, ** p < 0.01, # p < 0.05, the same below.

3.2 DBP诱导U251细胞损伤U251细胞经不同处理组24 h暴露后的形态学观察结果如图 2所示.对照组U251细胞的形态结构基本正常,树突形态未发生变化(图 2a);随着DBP暴露浓度的增加,U251细胞的树突形态发生显著变化(图 2b2c),100 μmol·L-1 DBP组部分U251细胞核固缩明显,且细胞数量减少(图 2c);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组U251细胞的形态基本正常,且细胞数量有所增加.以上结果表明,DBP暴露可致U251细胞的形态学改变和损伤,抗氧化剂VE对DBP介导的细胞损伤具有一定的保护作用.
图 2(Fig. 2)
图 2 24 h后不同处理组U251细胞结晶紫染色结果(X 40)(黄色箭头表示U251细胞)(a. Control; b. Tween 80; c. 25 μmol·L-1 DBP; d.100 μmol·L-1 DBP; e. 20 μmol·L-1 VE; f. 20 μmol·L-1 VE + 100 μmol·L-1 DBP) Fig. 2Crystal violet staining results of U251 cells in different treatment groups for 24 h (X 40), (a. Control; b. Tween 80; c. 25 μmol·L-1 DBP) (d.100 μmol·L-1 DBP; e. 20 μmol·L-1 VE; f. 20 μmol·L-1 VE + 100 μmol·L-1 DBP. Yellow arrows : U251 cells)

3.3 DBP诱导U251细胞ROS产生及脂质过氧化ROS是氧化应激最重要的生物标志物,不同处理组U251细胞ROS生成的结果如图 3所示.12 h与24 h DBP组ROS水平随DBP暴露剂量的增加而升高,与对照组比较,100 μmol·L-1 DBP组ROS含量显著升高,差异有统计学意义(p<0.05,p<0.01),表明较高剂量的DBP能造成U251细胞ROS含量的上升.经加入抗氧化剂VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组ROS相对荧光强度明显降低(p<0.01,p<0.01),表明抗氧化剂VE能降低DBP诱导U251细胞过量产生ROS.过量的活性氧引起的另一个主要结果是脂质过氧化,MDA是过氧化的最终产物,MDA含量可以反映脂质过氧化反应损伤程度.由图 4可知,U251细胞中MDA水平与DBP暴露剂量呈正相关.12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP组,与对照组比较,MDA含量显著升高,差异均有统计学意义(p<0.05,p<0.01);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组MDA含量明显降低(p<0.01,p<0.05).以上结果表明,较高剂量的DBP可使U251细胞MDA含量明显上升,抗氧化剂VE能降低DBP诱导U251细胞过量产生MDA.
图 3(Fig. 3)
图 3 不同处理组U251细胞ROS含量的变化(n=6)(a.暴露12 h;b.暴露24 h) Fig. 3ROS content of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)


图 4(Fig. 4)
图 4 不同处理组U251细胞MDA含量的变化(n=6)(a.暴露12 h, b. 24 h) Fig. 4MDA content of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)

3.4 DBP可能通过氧化应激途径激活NF-κB不同处理组U251细胞的NF-κB水平变化结果如图 5所示.12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP组,与对照组比较,NF-κB含量显著增加,差异均有统计学意义(p<0.01,p<0.01);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组NF-κB含量明显降低(p<0.05,p<0.05).以上结果表明,NF-κB的含量与不同浓度的DBP之间存在一定的剂量依赖关系,提示DBP可能诱导NF-κB的活化;抗氧化剂VE可以降低DBP介导的NF-κB活化.
图 5(Fig. 5)
图 5 不同处理组U251细胞NF-κB水平的变化(n=6)(a.暴露12 h, b.暴露24 h) Fig. 5NF-κB level of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)

3.5 CaN、USP 14参与DBP诱导的NF-κB活化不同处理组U251细胞的CaN活性变化结果如图 6所示.12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP组,与对照组比较,CaN活性显著升高,差异均有统计学意义(p<0.05,p<0.01);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组CaN活性明显降低(p<0.01,p<0.05).以上结果表明,不同DBP浓度与CaN活性变化有一定的关系,抗氧化剂VE可以降低DBP介导的CaN活性.
图 6(Fig. 6)
图 6 不同处理组U251细胞CaN活性的变化(n=6)(a.暴露12 h, b.暴露24 h) Fig. 6CaN activity of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)

不同处理组U251细胞的USP14活性变化结果如图 7所示.12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP组,与对照组比较,USP14活性显著升高,差异均有统计学意义(p<0.05,p<0.01);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组USP14活性明显降低(p<0.05,p<0.05).以上结果表明,不同DBP浓度与USP14活性变化有一定的关系,抗氧化剂VE可以降低DBP介导的USP14活性.
图 7(Fig. 7)
图 7 不同处理组U251细胞USP14活性的变化结果(n=6)(a.暴露12 h, b.暴露24 h) Fig. 7USP14 activity of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)

3.6 DBP诱导NF-κB活化释放GDNF不同处理组U251细胞的GDNF水平变化结果如图 8所示.12 h与24 h 100 μmol·L-1 DBP组,与对照组比较,GDNF含量显著降低,差异均有统计学意义(p<0.01,p<0.01);加入VE处理后,与100 μmol·L-1 DBP组比较,100 μmol·L-1 DBP+20 μmol·L-1 VE组GDNF含量明显降低(p<0.05,p<0.05).以上结果表明,GDNF的含量与不同浓度的DBP之间存在一定的剂量依赖关系,提示DBP可介导GDNF的释放;抗氧化剂VE可以抑制DBP介导的GDNF释放.
图 8(Fig. 8)
图 8 不同处理组U251细胞GDNF水平的变化(n=6)(a.暴露12 h, b.暴露24 h) Fig. 8GDNF level of U251 cells in different treatment groups (n=6) (a. 12 h, b. 24 h)

4 讨论(Discussion)一些流行病学调查显示,人类暴露于DBP可导致潜在的神经疾病风险,如智力障碍、神经行为变化和神经内分泌紊乱等(Cho et al., 2010; Kobrosly et al., 2014; Miodovnik et al., 2014),部分动物实验数据也支持上述观点,Li等(2013)的研究表明,围产期暴露DBP可通过诱导脑海马细胞凋亡、突触丢失和突触功能障碍而导致新生和未成熟仔鼠出现神经毒性,但当前DBP的神经毒性机制有待进一步阐明.基于前期的研究(Yan et al., 2016),我们报道了较高剂量(25或125 mg·kg-1·d-1)的DBP可介导氧化应激对小鼠神经行为产生影响,而中枢神经系统的损伤是DBP暴露的终点效应之一.其他研究也报道(Wojtowicz et al., 2017),氧化应激在DBP介导的神经毒性中起着至关重要的作用,而NF-kB作为一种重要的氧化应激反应转录因子,是否有可能参与其过程,目前尚未得到研究证实.故本实验首次探究不同剂量DBP暴露下对U251细胞的影响,为揭示NF-κB途径及其分子事件相关蛋白参与DBP诱导神经毒性的作用机制提供实验依据.
根据我们的实验结果,经DBP暴露后,U251细胞内ROS水平和MDA含量升高,且有一定剂量效应,提示DBP诱导U251细胞出现氧化应激反应.氧化应激过程是由DBP引起的一种上游毒性事件,伴有ROS的过量产生,对包括脂质、细胞膜、蛋白质和DNA在内的细胞结构造成损伤.ROS的积累加剧了氧化应激,最终可能导致病理变化并导致细胞功能障碍(Ma et al., 2014; Wu et al., 2017).
其损伤机制与氧化应激反应转录因子有关.NF-κB在神经细胞的增殖过程中起着重要的作用,参与了神经细胞的多种病理状态(Morgan and Liu, 2011).一些研究表明(O′Neill et al., 1997),NF-κB是ROS对胶质细胞功能的重要靶点,NF-κB的激活可由ROS和钙信号等多种因素引起(Schreck et al., 1991).本实验结果表明,DBP刺激U251细胞使ROS水平升高,导致细胞内NF-κB水平显著升高,但加入抗氧化剂VE后,胞内NF-κB水平显著下降,提示DBP可能通过ROS激活NF-κB通路.在非刺激细胞中,NF-κB与胞质中抑制剂I-κB紧密结合而不发挥活性.然而,当DBP作为外源性刺激使NF-κB从I-κB中分离出来,使NF-κB转移到细胞核,并通过不同的胞内级联反应调控基因表达,从而引起下游分子事件的改变;一旦NF-κB通路被激活,这种导致核转位和抗凋亡基因表达调控的神经退行性疾病就会发生(Mincheva-Tasheva and Soler, 2013).
钙调神经磷酸酶(CaN)是一种Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白磷酸酶,主要分布于神经组织,并在许多调节蛋白、信号通路中发挥作用(J?rgensen et al., 2003).有研究表明(Wang et al., 1999; Xin et al., 2017),CaN参与了NF-κB的激活过程,高活性的CaN可诱导细胞凋亡.本实验结果表明,DBP可导致U251细胞内CaN活性显著增高,但加入抗氧化剂VE后,胞内CaN活性显著下降,提示CaN可能参与了神经胶质细胞NF-κB被DBP激活的过程.泛素特异性蛋白酶14(USP14)是一种参与维持正常神经功能和氧化应激反应的脱泛素酶,调节细胞增殖和凋亡以及NF-κB信号的激活,USP14通过脱泛素调节靶蛋白的降解,并通过NF-κB途径对肿瘤和神经系统疾病的发生和发展产生影响(Lee et al., 2009).本实验结果表明,DBP暴露组USP14的活性明显升高,这一趋势与氧化应激的增加以及NF-κB的激活相一致.Mialki等(2013)提出,USP14蛋白酶的过度表达降低了I-κB蛋白水平,增加了细胞因子在肺上皮细胞中的释放.这提示,USP14可能参与了DBP激活NF-κB的过程.其他研究也指出(Tanaka et al., 2008),胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)与原代大鼠胶质细胞NF-κB通路有关,提示NF-κB的激活伴有GDNF的释放.本实验结果表明,DBP可使U251细胞内NF-κB水平显著增高,导致细胞内GDNF含量的显著降低,但加入抗氧化剂VE后,胞内GDNF含量显著上升,提示DBP激活NF-κB通路促进GDNF的释放.越来越多的证据表明(Kordower et al., 2000; Cao et al., 2008),GDNF的总体水平与神经保护作用的增强是相伴而生的;相反,它的衰减会损害对正常细胞结构的保护.Kordower等(2000)发现GDNF慢病毒载体在帕金森病灵长类动物模型中可以预防神经变性.CaO等(2008)还发现p65/p52 NF-κB参与了GDNF对PD早期大鼠多巴胺能神经元的影响,说明GDNF具有神经保护作用.
此外,细胞形态结果显示,DBP降低U251细胞活性,并介导产生细胞毒性.DBP + VE混合组与DBP单独暴露组比较发现,加入抗氧化剂VE处理后,U251细胞的细胞损伤得到一定程度的保护.文献报道证实(Lo et al., 2013),VE可抑制NF-κB的激活,从而发挥神经保护作用.本实验结果表明,VE作为非酶抗氧化剂,能有效地阻断DBP引起的氧化应激,降低细胞内ROS和MDA的生成,抑制NF-κB的激活,减轻细胞或细胞结构的损伤.提示,VE可能在一定程度上减轻DBP介导的神经毒性.
5 结论(Conclusions)综上所述,细胞活力和氧化应激水平的检测显示了DBP诱导细胞毒性的潜在风险.NF-κB和NF-κB通路相关蛋白的水平或含量变化表明NF-κB参与DBP介导的细胞毒性作用.VE作为抗氧化剂可阻断ROS的生成从而抑制NF-κB的活化,提示VE在体外对DBP介导的神经毒性具有一定的保护作用.本研究的结果,可为更全面地了解DBP的神经毒性作用,以及DBP诱导的相关神经疾病的治疗靶点提供基本的实验依据.

参考文献
Cao J P, Wang H J, Yu J K, et al. 2008. The involvement of NF-kappaB p65/p52 in the effects of GDNF on DA neurons in early PD rats[J]. Brain Research Bulletin, 76(5): 505–511.DOI:10.1016/j.brainresbull.2008.03.007
Chiba K, Kawakami K, Tohyama K. 1998. Simultaneous evaluation of cell viability by neutral red, MTT and crystal violet staining assays of the same cells[J]. Toxicology in Vitro, 12(3): 251–258.DOI:10.1016/S0887-2333(97)00107-0
Cho S C, Bhang S Y, Hong Y C, et al. 2010. Relationship between environmental phthalate exposure and the intelligence of school-age children[J]. Environmental Health Perspectives, 118(7): 1027–1032.DOI:10.1289/ehp.0901376
Dimitrov M, Nikolova I, Benbasat N, et al. 2011. Acute toxicity, antidepressive and mao inhibitory activity of mangiferin isolated from hypericum aucheri[J]. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 25(4): 2668–2671.
Huang J, Kato K, Hashimoto K, et al. 1993. Neuron and glial cell marker proteins as indicators of heavy metal-induced neurotoxicity in neuroblastoma and glioma cell lines[J]. Archives of Toxicology, 67(7): 491–496.DOI:10.1007/BF01969920
Johnson E A, Shvedova A A, Kisin E, et al. 2002. d-MDMA during vitamin E deficiency:effects on dopaminergic neurotoxicity and hepatotoxicity[J]. Brain Research, 933(2): 150–163.DOI:10.1016/S0006-8993(02)02313-2
J?rgensen K A, Koefoednielsen P B, Karamperis N. 2003. Calcineurin phosphatase activity and immunosuppression. A review on the role of calcineurin phosphatase activity and the immunosuppressive effect of cyclosporin A and tacrolimus[J]. Scandinavian Journal of Immunology, 57(2): 93–98.DOI:10.1046/j.1365-3083.2003.01221.x
Kobrosly R W, Evans S, Miodovnik A, et al. 2014. Prenatal phthalate exposures and neurobehavioral development scores in boys and girls at 6~10 years of age[J]. Environmental Health Perspectives, 122(5): 521–528.DOI:10.1289/ehp.1307063
Koch H M, Drexler H, Angerer J. 2003. An estimation of the daily intake of di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) and other phthalates in the general population[J]. International Journal of Hygiene & Environmental Health, 206(2): 77–83.
Kordower J H, Emborg M E, Bloch J, et al. 2000. Neurodegeneration prevented by lentiviral vector delivery of GDNF in primate models of Parkinson's disease[J]. Science, 290(5492): 767–773.DOI:10.1126/science.290.5492.767
李桉琪, 唐春宇, 黄辉, 等. 2013. 沙颍河水PAEs污染对儿童甲状腺功能及智力的影响[J]. 卫生研究, 2013, 42(2): 236–240.
Lee B H, Lee M J, Park S, et al. 2010. Enhancement of proteasome activity by a small-molecule inhibitor of USP14[J]. Nature, 467(7312): 179–184.DOI:10.1038/nature09299
Li P, Rossman T G. 2001. Genes upregulated in lead-resistant glioma cells reveal possible targets for lead-induced developmental neurotoxicity[J]. Toxicological Sciences, 64(1): 90–99.DOI:10.1093/toxsci/64.1.90
Li X J, Jiang L, Chen L, et al. 2013. Neurotoxicity of dibutyl phthalate in brain development following perinatal exposure:A study in rats[J]. Environmental Toxicology & Pharmacology, 36(2): 392–402.
Lo E H, Dalkara T, Moskowitz M A. 2003. Neurological diseases:Mechanisms, challenges and opportunities in stroke[J]. Nature Reviews Neuroscience, 4(5): 399–415.DOI:10.1038/nrn1106
Ma P, Yan B, Zeng Q, et al. 2014. Oral exposure of Kunming mice to diisononyl phthalate induces hepatic and renal tissue injury through the accumulation of ROS. Protective effect of melatonin[J]. Food & Chemical Toxicology, 68(6): 247–256.
Mialki R K, Zhao J, Wei J, et al. 2013. Overexpression of USP14 protease reduces I-κB protein levels and increases cytokine release in lung epithelial cells[J]. Journal of Biological Chemistry, 288(22): 15437–15441.DOI:10.1074/jbc.C112.446682
Mincheva-Tasheva S, Soler R M. 2013. NF-κB signaling pathways:role in nervous system physiology and pathology[J]. Neuroscientist, 19(2): 175–194.DOI:10.1177/1073858412444007
Miodovnik A. 2011. Environmental neurotoxicants and developing brain[J]. Mount Sinai Journal of Medicine A Journal of Translational & Personalized Medicine, 78(1): 58–77.
Miodovnik A, Edwards A, Bellinger D C, et al. 2014. Developmental neurotoxicity of ortho-phthalate diesters:Review of human and experimental evidence[J]. Neurotoxicology, 41(1): 112–122.
Morgan M J, Liu Z G. 2011. Crosstalk of reactive oxygen species and NF-κB signaling[J]. Cell Research, 21(1): 103–115.DOI:10.1038/cr.2010.178
O'Neill L A, Kaltschmidt C. 1997. NF-κB:a crucial transcription factor for glial and neuronal cell function[J]. Trends in neurosciences, 20(6): 252–258.DOI:10.1016/S0166-2236(96)01035-1
Sathyanarayana S, Karr C J, Lozano P, et al. 2008. Baby care products:possible sources of infant phthalate exposure[J]. Pediatrics, 121(2): 260–268.DOI:10.1542/peds.2006-3766
Schieber M, Chandel N S. 2014. ROS function in redox signaling and oxidative stress[J]. Current biology, 24(10): 453–462.DOI:10.1016/j.cub.2014.03.034
Schreck R, Albermann K, Baeuerle P A. 1991. Nuclear factor kappa B:an oxidative stress-responsive transcription factor of eukaryotic cells (a review)[J]. Free Radical Research Communications, 17(4): 221–237.
Shea K M. 2003. Pediatric exposure and potential toxicity of phthalate plasticizers[J]. Pediatrics, 111(6): 1467–1474.DOI:10.1542/peds.111.6.1467
Tanaka T, Ohhashi K, Shitara H, et al. 2008. NF-kappaB independent signaling pathway is responsible for LPS-induced GDNF gene expression in primary rat glial cultures[J]. Neuroscience Letters, 431(3): 262–267.DOI:10.1016/j.neulet.2007.11.051
Wang H G, Pathan N, Ethell I M, et al. 1999. Ca2+-induced apoptosis through calcineurin dephosphorylation of BAD[J]. Science, 284(5412): 339–343.DOI:10.1126/science.284.5412.339
Xin C, Hu Y, Wang S, et al. 2017. The regulator of calcineurin 1 (RCAN1) inhibits nuclear factor kappaB signaling pathway and suppresses human malignant glioma cells growth[J]. Oncotarget, 8(7): 12003–12012.
Wojtowicz A K, Szychowski K A, Wnuk A, et al. 2017. Dibutyl phthalate (DBP)-induced apoptosis and neurotoxicity are mediated via the Aryl hydrocarbon receptor (AhR) but not by estrogen receptor alpha (ERα), estrogen receptor beta (ERβ), or peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) in mouse cortical neurons[J]. Neurotoxicity Research, 31(1): 77–89.
Wu Y, Li J, Yan B, et al. 2017. Oral exposure to dibutyl phthalate exacerbates chronic lymphocytic thyroiditis through oxidative stress in female Wistar rats[J]. Scientific Reports, 7(1): 15469.DOI:10.1038/s41598-017-15533-z
Xu B, Gao N Y, Cheng H, et al. 2009. Oxidative degradation of dimethyl phthalate (DMP) by UV/H2O2 process[J]. Journal of Hazardous Materials, 162(2/3): 954–959.
Yan B, Guo J, Liu X, et al. 2016. Oxidative stress mediates dibutyl phthalate induced anxiety-like behavior in Kunming mice[J]. Environmental Toxicology & Pharmacology, 45: 45–51.
Zhang G, Liu K, Ling X, et al. 2016. DBP-induced endoplasmic reticulum stress in male germ cells causes autophagy, which has a cytoprotective role against apoptosis in vitro and in vivo[J]. Toxicology Letters, 245: 86–98.DOI:10.1016/j.toxlet.2016.01.016




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