同型半胱氨酸对SH-SY5Y细胞遗传损伤和细胞毒性的影响研究

发布时间：2020-06-15 03:10

【摘要】：同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)是一种含硫非必需氨基酸,它在甲硫氨酸合成酶、胱硫醚β合成酶等作用下参与一碳代谢,Hcy代谢相关酶基因缺陷或饮食不均、衰老等因素可导致血浆Hcy浓度升高。大量流行病学和临床研究显示,血浆Hcy浓度升高是神经退行性疾病的风险因素。神经退行性疾病又与神经细胞遗传损伤增加和细胞死亡密切相关。高Hcy是否会诱发人神经细胞遗传损伤并引起细胞死亡还鲜有报道。本研究力图揭示Hcy对人神经细胞遗传损伤和细胞毒性的影响,以期对Hcy诱发神经退行性疾病的机制研究及防治策略提供一定的科学依据。人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y是研究神经退行性疾病的一种常用细胞模型,本实验以SH-SY5Y为研究对象,选用0、7.5、15、30、60、120μmol/L的Hcy处理SH-SY5H细胞7、14、21、28 d,用胞质分裂阻断微核试验(CBMN)评价不同Hcy浓度和时间处理下SH-SY5H细胞的染色体不稳定性(Chromosomal instability,CIN),RT-qPCR技术平行分析受试细胞端粒长度的改变,以评价细胞的遗传损伤;以核分裂指数(nuclear division index,NDI)、凋亡和坏死三个生物标志评价Hcy的细胞毒性。研究结果显示:(1)与对照组(0μmol/L)相比,15~120μmol/L的Hcy在7、14、21、28 d处理下均诱发SH-SY5Y细胞的CIN显著增加(p0.01);另一方面,7.5~120μmol/L的Hcy处理28 d后均能诱发SH-SY5Y细胞端粒长度异常增长(p0.05)。提示Hcy通过诱发SH-SY5Y细胞染色体稳定性下降和端粒长度异常造成遗传损伤。(2)与对照组相比,120μmol/L的Hcy在7~28 d处理下,细胞的NDI显著降低(p0.01);不同Hcy浓度处理SH-SY5Y细胞7 d,对细胞凋亡无显著影响,60~120μmol/L的Hcy处理14~28 d后,均可导致SH-SY5Y细胞凋亡率显著升高(p0.05);60~120μmol/L的Hcy在7、14、21、28 d均导致细胞坏死率显著增加(p0.05)。提示Hcy长时间暴露能够抑制SH-SY5Y细胞分裂和生长,显著降低SH-SY5Y细胞存活率。综上,本研究发现Hcy暴露可引起SH-SY5Y细胞CIN增加、端粒长度异常增长等遗传损伤;对细胞生长分裂具有抑制效应、同时提升细胞死亡率。研究认为,Hcy在受试细胞中引起的染色体稳定性降低及细胞死亡增加,可能是其增加神经退行性疾病风险的潜在机制之一。
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R363
【图文】：

代谢途径,甲硫氨酸

1图 1.1 Hcy 的代谢途径Figure 1.1 Metabolic pathway of Hcy碳代谢过程中，主要分为甲硫氨酸代谢途径和叶酸代谢途径。外界获得甲硫氨酸，甲硫氨酸在甲硫氨酸腺苷转移酶（Mtransferase，MAT）的作用下转化为 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylSAM 可作为细胞内甲基化反应的甲基供体参与 DNA、RNA 和

同型半胱氨酸,文献,示意图,磷酸化

对细胞起到保护作用[28]。然而，随着高浓度 Hcy 的长期暴露，导致NO 形成减少，造成血管收缩，白细胞和血小板增加，诱发炎症[27-28]。另外，Hcy诱导的氧化应激引起胞内炎症的重要标志物：抵抗素、C 反应蛋白（C-reactiveprotein，CRP）和半胱氨酰白三烯水平增加，胆固醇和甘油三酯水平增加，激活HMG-CoA 还原酶，引起细胞炎症反应[27-28]。药理学研究显示，Hcy 可激活 NMDA 受体进一步引起细胞级联反应[29]。NMDA 受体是谷氨酸受体，其活化导致细胞离子通道开放，Na+和 Ca2+流入细胞质。NMDA 受体经 Hcy 刺激后被激活，引起胞内 Ca2+的流入增加，导致丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)快速且持续地被磷酸化，而 c-AMP 反应元件结合蛋白（c-AMP response element-binding protein，CREB）被瞬时磷酸化，这种方式的磷酸化会进一步导致细胞氧化应激过度，最终造成神经元死亡[29-30]。在正常情况下，CREB 的持续激活可作为细胞的促存活因子，但 Hcy 导致的 CREB 瞬时磷酸化会诱导细胞外信号调节激酶（extracellularsignal-regulated kinases，ERK）被持续激活，导致氧化应激过度增加（图 1.2）[29-31]。

【参考文献】