AHR信号通路在白癜风氧化应激发病中的作用及分子机制研究

发布时间：2020-08-04 20:49

【摘要】：背景:白癜风是黑素细胞被破坏所致的色素脱失性皮肤病,其发病机制尚未充分阐明。大量研究表明,氧化应激在白癜风发病中发挥关键作用,可直接导致黑素细胞凋亡,亦可继而诱发自身免疫反应破坏黑素细胞,是白癜风发病的始动环节。多种因素共同作用可打破黑素细胞氧化-抗氧化平衡,致使活性氧簇(Reactive oxygen species,ROS)过量蓄积,介导DNA、蛋白、脂类及线粒体等发生过氧化反应。其中,严重的线粒体氧化损伤可直接激活凋亡途径,诱发黑素细胞凋亡,在白癜风氧化应激发病中发挥重要作用。然而,目前关于白癜风线粒体损伤的分子机制尚未阐明,深入研究线粒体氧化损伤修复的关键信号通路及靶点,对于保护黑素细胞对抗氧化应激损伤以及防治白癜风具有重要意义。芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor,AHR)是一种重要的转录因子,调控数百种靶基因的转录表达,进而发挥多种重要的生物学功能。AHR能够修复线粒体氧化损伤,减少线粒体介导的细胞凋亡,但具体的分子机制仍不清楚。近期研究报道,白癜风患者皮损组织中AHR及下游靶基因表达显著降低,提示白癜风中AHR信号通路可能存在异常。因此,我们提出一新的研究假说:AHR信号通路在保护线粒体功能对抗黑素细胞氧化损伤中具有重要作用;当该通路异常时,细胞无法有效缓解线粒体氧化损伤,导致黑素细胞凋亡增加,诱发白癜风发生。目的:1.分析AHR信号通路异常的遗传背景机制及其在白癜风发病中的作用。2.明确AHR信号通路在保护线粒体对抗黑素细胞氧化应激损伤的分子机制。方法:1.通过分子流行病学研究及相关功能学研究,观察AHR基因多态性与白癜风罹患风险的相关性及其分子机制。2.应用AHR配体处理正常人黑素细胞系PIG1,观察AHR信号通路活化情况。3.利用H2O2孵育PIG1细胞构建氧化应激模型,观察氧化应激条件下黑素细胞PIG1中AHR信号通路活化情况。4.应用AHR信号通路抑制剂CH223191或AHR激活剂FICZ及H2O2共处理PIG1细胞,观察氧化应激条件下AHR信号通路对黑素细胞内总ROS水平、细胞凋亡及生长周期的影响。5.应用CH223191或FICZ及H2O2共处理PIG1细胞,观察氧化应激条件下AHR信号通路对黑素细胞线粒体内膜ROS水平、线粒体膜电位、ATP合成水平、线粒体DNA水平以及线粒体损伤修复相关分子表达水平的影响。6.观察白癜风黑素细胞系PIG3V及白癜风患者外周血单个核细胞中AHR表达情况及AHR信号通路激活情况。结果及意义:1.AHR基因遗传多态性与白癜风易感性密切相关;位于AHR启动子区的rs10249788位点能够影响转录因子SP1与AHR启动子区的结合,进而影响AHR基因转录活性;白癜风患者外周血单个核细胞中AHR及SP1的m RNA表达水平均显著下调,且rs10249788位点能够影响个体AHR基因表达水平。2.AHR激活剂可上调PIG1细胞中AHR信号通路下游靶基因CYP1A1及CYP1B1的m RNA表达水平,提示正常人黑素细胞存在功能性AHR信号通路。3.H2O2可促进PIG1细胞中AHR发生核转位,并能够上调CYP1A1及CYP1B1的m RNA及蛋白表达水平;AHR信号通路特异性抑制剂CH223191能够抑制上述作用;上述结果提示H2O2可促进正常人黑素细胞中AHR信号通路激活。4.氧化应激条件下,抑制AHR信号通路后PIG1细胞生长停滞、胞内总ROS水平明显升高、晚期凋亡率显著升高;上述结果提示氧化应激条件下抑制AHR信号通路可加重黑素细胞氧化损伤。5.氧化应激条件下,抑制AHR信号通路后PIG1细胞线粒体ROS水平明显升高、线粒体膜电位显著降低、ATP合成水平显著降低、线粒体DNA含量明显减少;而进一步激活AHR信号通路后PIG1细胞线粒体ATP合成水平及线粒体DNA水平均显著升高;此外,调控AHR信号通路能够影响线粒体生物合成调控分子Nfr1及其下游Tfam、CYCS的表达水平,而对于细胞或线粒体自噬没有明显影响;上述结果提示氧化应激条件下抑制AHR信号通路可加重线粒体氧化损伤,激活AHR信号通路能够促进线粒体生物合成过程。6.白癜风黑素细胞系PIG3V中AHR蛋白表达水平显著降低,H2O2处理PIG3V细胞后CYP1A1蛋白表达水平无明显变化,提示氧化应激条件下白癜风黑素细胞中AHR表达异常且存在激活障碍;白癜风患者外周血单个核细胞中AHR的m RNA表达水平显著下调,且与疾病严重程度密切相关。结论:本研究首次明确AHR基因遗传变异可影响AHR转录表达,与白癜风易感性密切相关;在氧化应激条件下,AHR表达异常可导致AHR信号通路激活障碍,影响下游线粒体生物合成及线粒体损伤修复过程,导致线粒体介导的黑素细胞凋亡增加,从而参与白癜风黑素细胞氧化应激损伤过程。本研究意义在于:深入认识AHR信号通路的生物学功能;初步阐述线粒体氧化损伤修复的新机制;明确AHR信号通路在保护黑素细胞对抗氧化应激损伤中的重要作用,为指导白癜风治疗提供新的理论依据及策略。
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R758.41

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