Ndfip1对铁离子诱导的神经细胞凋亡的抑制作用及其神经保护作用机制

doi:10.13481/j.1671-587X.20210212

摘要/Abstract

摘要： 目的

观察铁超载条件下跨膜蛋白Nedd4家族反应蛋白1（Ndfip1）过表达对神经细胞凋亡的抑制作用，探讨Ndfip1对神经细胞的保护作用机制。

方法

分别以Ndfip1质粒和空质粒转染的人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞分为实验组和对照组。在铁离子超载条件下，采用MTT比色法测定2组细胞生存率，采用活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）检测试剂盒检测2组细胞中ROS水平和MDA水平，Western blotting法测定2组细胞中B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）、Bcl-2相关X蛋白（Bax）和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3（caspase-3）的蛋白表达水平。

结果

与对照组比较，实验组细胞生存率明显升高（P<0.05）。实验组细胞内荧光强度明显弱于对照组，即实验组细胞中ROS水平明显低于对照组。与对照组比较，实验组细胞中MDA水平明显降低（P<0.05），细胞中Bcl-2蛋白表达水平明显升高（P<0.05），Bax和caspase-3蛋白表达水平明显降低（P<0.05）。

结论

Ndfip1可以减轻铁离子超载诱导的神经细胞凋亡，提高细胞生存率，对神经细胞具有保护作用；其作用机制可能与减轻细胞内氧化应激反应和抑制凋亡途径有关。

关键词: Nedd4家族反应蛋白1, 铁离子, 神经细胞, 细胞凋亡, 氧化应激

Abstract: Objective

To observe the inhibitory effect of Nedd4 family interacting protein 1（Ndfip1）overexpression on the apoptosis of nerve cells under the conditions of iron overload， and to explore the protective mechanism of Ndfip1 in nerve cells.

Methods

The SH-SY5Y cells in experimental group were transfected with Ndfip1 plasmid， and the SH-SY5Y cells in control group were transfected with empty plasmid. MTT method was used to determine the survival rates of SH-SY5Y cells in two groups under the condition of iron overload. The levels of reactive oxygen species（ROS） and malondialdehyde （MDA） in the cells in two groups were detected by ROS and MDA detection kits. The expression levels of B-cell lymphoma-2 （Bcl-2）， Bcl-2-associated X protein （Bax） and cysteinyl aspartate specific proteinase-3 （caspase-3） proteins in the cells were detected by Western blotting method.

Results

Compared with control group， the survival rate of cells in experimental group was significantly increased （P<0.05）；compared with control group， the fluorescence of cells in experimental group was significantly weakened， indicating that the ROS level was reduced.Compared with control group， the level of MDA in experimental group was significantly reduced（P<0.05）；the expression level of Bcl-2 protein in the cells in experimental group was increased（P<0.05），and the expression levels of Bax protein and caspase-3 protein in the cells in experimental group were decreased（P<0.05）.

Conclusion

Ndfip1 could reduce the apoptosis induced by iron overload， improve the survival rate of nerve cells，and has protective effect on the nerve cells；its mechanism may be related to reducing the oxidative stress response and inhibiting the apoptosis pathway.

Key words: Nedd4 family interacting protein 1, iron, nerve cells, apoptosis, oxidative stress

中图分类号:

R329.3

赵展琦,张程锦,田娟. Ndfip1对铁离子诱导的神经细胞凋亡的抑制作用及其神经保护作用机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 338-343.

Zhanqi ZHAO,Chengjin ZHANG,Juan TIAN. Inhibitory effect of Ndfip1 on ferrion-induced neuronal apoptosis and its neuroprotective mechanism[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2021, 47(2): 338-343.

图/表 2

参考文献 25

1	SVOBODOVA H， KOSNAC D， TANILA H， et al. Iron-oxide minerals in the human tissues ［J］. Biometals， 2020， 33（1）： 1-13.
2	WINN N C， VOLK K M， HASTY A H.Regulation of tissue iron homeostasis： the macrophage ‘ferrostat’［J］. JCI Insight， 2020.DOI：10.1172/jci insight.132964. doi: 10.1172/jci insight.132964
3	LARSEN B， BOURQUE J， MOORE T M， et al. Longitudinal development of brain iron is linked to cognition in youth ［J］. J Neurosci， 2020， 40（9）：1810-1818.
4	RODRIGUE K M， DAUGHERTY A M， FOSTER C M， et al. Striatal iron content is linked to reduced fronto-striatal brain function under working memory load［J］. Neuroimage， 2020，210：116544.
5	MUHOBERAC B B， VIDAL R. Iron， ferritin， hereditary ferritinopathy， and neurodegeneration ［J］. Front Neurosci， 2019， 13：1195.
6	JIA Y， DENG H， QIN Q， et al. JWH133 inhibits MPP⁺-induced inflammatory response and iron influx in astrocytes ［J］. Neurosci Lett， 2020， 720： 134779.
7	ASHRAF A， MICHAELIDES C， WALKER T A， et al. Regional distributions of iron， copper and zinc and their relationships with glia in a normal aging mouse model ［J］. Front Aging Neurosci， 2019， 11： 351.
8	CI Y Z， LI H， YOU L H， et al. Iron overload induced by IRP2 gene knockout aggravates symptoms of Parkinson’s disease ［J］. Neurochem Int， 2020， 134： 104657.
9	TORO-URREGO N， TURNER L F， AVILA-RODRIGUEZ M F. New insights into oxidative damage and iron associated impairment in traumatic brain injury ［J］. Curr Pharm Des， 2020， 25（45）： 4737-4746.
10	DEVOS D， CABANTCHIK Z I， MOREAU C，et al. Conservative iron chelation for neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease and amyotrophic lateral sclerosis［J］. J Neural Transm （Vienna）， 2020， 127（2）：189-203.
11	INGRASSIA R，GARAVAGLIA B，MEMO M.DMT1 expression and iron levels at the crossroads between aging and neurodegeneration［J］.Front Neurosci，2019，13： 575.
12	ALAVI A， MOKHTARI M， HAJATI R， et al. Late-onset mitochondrial membrane protein-associated neuro-degeneration with extensive brain iron deposition ［J］. Mov Disord Clin Pract， 2020， 7（1）： 120-121.
13	DUDKO H V， URBAN V A， DAVIDOVSKII A I， et al. Structure-based modeling of turnover of Bcl-2 family proteins bound to voltage-dependent anion channel 2 （VDAC2）：Implications for the mechanisms of proapoptotic activation of Bak and Bax in vivo ［J］. Comput Biol Chem， 2020， 85： 107203.
14	JI Z， HE R， CHAO T， et al. Chi-miR-143-3p promotes apoptosis of mammary gland epithelial cells from dairy goats by targeting ndfip1 ［J］. DNA Cell Biol， 2019， 38（11）： 1188-1196.
15	GORLA M，SANTIAGO C，CHAUDHARI K， et al. Ndfip proteins target robo receptors for degradation and allow commissural axons to cross the midline in the developing spinal cord［J］. Cell Rep， 2019， 26（12）： 3298-3312.
16	JIANG H， THOMAS S N， CHEN Z， et al. Comparative analysis of the catalytic regulation of NEDD4-1 and WWP₂ ubiquitin ligases［J］. J Biol Chem， 2019，294（46）：17421-17436.
17	TIAN J， ZHENG W， LI X L， et al.Lower expression of Ndfip1 is associated with Alzheimer disease pathogenesis through decreasing DMT1 degradation and increasing iron influx ［J］. Front Aging Neurosci， 2018， 10： 165.
18	田娟，毛建雯. Ndfip1质粒的构建及其在神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞中的表达［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2019， 45（4）： 825-828.
19	陈明辉，田娟. Ndfip1对神经细胞铁超载损伤的保护作用及机制探讨［J］. 天津医药， 2019， 47（2）： 118-121.
20	BANJARA S， SURAWEERA C D， HINDS M G， et al. The Bcl-2 family： ancient origins， conserved structures， and divergent mechanisms ［J］. Biomolecules， 2020， 10（1）： 128.
21	FU X，FENG Y，SHAO B， et al. Activation of the ERK/Creb/Bcl-2 pathway protects periodontal ligament stem cells against hydrogen peroxide-induced oxidative stress ［J］. Mol Med Rep， 2019， 19（5）： 3649-3657.
22	GHAZIZADEH J， HAMEDEYAZDAN S， TORBATI M， et al.Melissaofficinalis L. hydro-alcoholic extract inhibits anxiety and depression through prevention of central oxidative stress and apoptosis［J］.Exp Physiol， 2020，105（4）：707-720.
23	CHI X K， NGUYEN D， PEMBERTON J M， et al. The carboxyl-terminal sequence of Bim enables Bax activation and killing of unprimed cells［J］.BioRxiv，2019.DOI ：10.1101/554907. doi: 10.1101/554907
24	ROGES C，CRKES D A，NARDONE A， et al.Gasdermin pores permeabilize mitochondria to augment caspase-3 activation during apoptosis and inflammasome activation ［J］. Nat Commun， 2019， 10（1）： 1689.
25	CHAUHAN A， KUMAR R， SINGH P， et al.RF hyperthermia by encapsulated Fe₃O₄ nanoparticles induces cancer cell death via time-dependent caspase-3 activation［J］.Nanomedicine （Lond），2020，15（4）： 355-379.

[1]	刘翠兰,李建军,姜贺,刘晶,王丹,李晨,赵娣. 尿石素B对人神经胶质瘤U118 MG细胞生物学行为的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 566-574.
[2]	冯佳,徐海婵,温健,吴泽华,陈琦. 桦木酸通过调控JAK2/STAT3信号通路对骨髓瘤细胞增殖和凋亡的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 615-622.
[3]	巩培,刘竟然,赵世敏,王玉珍,谢基明. MCM10沉默对乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 652-659.
[4]	李晓辉,瞿紫微,卢昕,孟庆彬,陈华涛,任骏,谭成沛. 骨髓间充质干细胞来源性外泌体携带miR-196b-5p对结肠癌细胞生物学特性的调控作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 660-668.
[5]	邹天琪,柏林,张铮旭,李贺,王春梅,孙靖辉,陈建光,陈曦,张成义. 毛樱桃总黄酮对小鼠皮肤增生性瘢痕的抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 265-274.
[6]	祁冰雪,马彦,张艺献,孙亚东,苗里宁. 利拉鲁肽对高糖诱导足细胞损伤后相关蛋白mRNA和蛋白表达的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 275-283.
[7]	唐浩轩,孟楠峰,杜美玲,王伟,何涛. 新型VEGF单克隆抗体与全反式维甲酸联合应用对乳腺癌MCF-7细胞增殖的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 344-351.
[8]	吴洁,杨学华,马玲,范文强,付冬冬,高晓,左淑飞,梁舒,秦艺璐,王培山,郭金燕. miR-26a-5p通过JAK2/STAT3 信号通路对人类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞凋亡的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 460-468.
[9]	张海英,张文馨,赵文静,李伟. 五倍子酸通过调节人肝癌HepG-2细胞线粒体氧化磷酸化对细胞凋亡的诱导作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 125-132.
[10]	张瑞丽,杨筱青,张晓鸽,郭华峰,朱继红. 妊娠期糖尿病对新生子代大鼠膈肌功能的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 133-138.
[11]	裴永彬,王桂琦,李卫,姜霞,姜海波,赵增仁. 姜黄素对结直肠癌小鼠肿瘤生长的抑制作用及其PTEN/PI3K/Akt信号通路机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 145-151.
[12]	李红芳,杨绍,曹莫寒,袁丽丽,李晓琎,史才兴,王茁桠,亚白柳. 姜黄素对高胆固醇血症模型大鼠脑微循环障碍的改善作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 53-58.
[13]	李琪, 徐瑞, 李藤藤, 江一川, 李敏. 吡柔比星对大鼠心肌细胞的损伤作用及其模型建立[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(05): 948-954.
[14]	张聪, 刘迪, 张寒雪, 张浩, 孔繁利, 冯宪敏. 人参皂苷对过氧化氢诱导的HepG2细胞损伤的保护作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(05): 985-991.
[15]	李伟, 张海峰, 王淼, 霍静, 张颖, 赵翠. 黄芪注射液对睡眠剥夺大鼠心脏的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(05): 998-1003.