来自北京市生物活性物质和功能食品重点实验室、北京联合大学生物化学工程学院的魏俊、赵范范、刘馨君和商迎辉*等人用TM处理创建SH-SY5Y细胞损伤模型,用不同浓度的玉米黄素对损伤模型进行预处理或后处理,测定细胞存活率和细胞毒性,来研究玉米黄素对内质网应激引起的细胞损伤的保护作用,为开发玉米黄素的功能性食品及AD等神经退行性疾病的治疗提供科学依据。
1、TM损伤浓度的筛选
不同质量浓度TM对SH-SY5Y细胞的生长均有一定抑制作用,且细胞存活率随TM质量浓度的升高呈下降趋势。与空白组相比,TM质量浓度为2 μg/mL时开始出现极显着抑制作用(P<0.01),当TM质量浓度为4、6 μg/mL时,SH-SY5Y细胞的存活率分别为68.97%和47.73%,因此可选择两者的中间质量浓度5 μg/mL作为后续实验的损伤处理质量浓度。当TM质量浓度太低时,不能有效抑制细胞增殖,而TM质量浓度过高则会引起细胞死亡过量,因此建立细胞损伤模型时,选用5 μg/mL TM处理36 h。
2、玉米黄素浓度的筛选
为检测玉米黄素对SH-SY5Y细胞的保护作用,用不同浓度的玉米黄素预处理6 h后再加入5 μg/mL TM。2、5、10 μmol/L的玉米黄素预处理组细胞存活率均高于TM损伤组,其中5 μmol/L时存活率显着升高(P<0.05),但玉米黄素浓度为20 μmol/L时细胞存活率(65.20%)低于损伤组(70.75%),且玉米黄素浓度为100 μmol/L时细胞存活率极显着低于损伤组(P<0.01)。说明玉米黄素浓度过高对细胞会有损伤作用,因此,选择后续实验的玉米黄素浓度为2、5、10 μmol/L,5 μmol/L最佳。
3、玉米黄素预处理对细胞活性的影响
玉米黄素预处理1、2 h的细胞存活率与TM损伤组相比无明显变化(P>0.05),玉米黄素预处理3、4 h后细胞存活率高于TM损伤组,其中预处理4 h有显着性差异(P<0.05),玉米黄素预处理5、6 h后细胞存活率均显着高于TM损伤组(P<0.05),其中预处理6 h的保护作用更加明显(P<0.01)。与TM损伤组相比,玉米黄素预处理12 h后细胞存活率显着升高(P<0.05),与预处理6 h组一样,当玉米黄素浓度为5 μmol/L时,细胞存活率的升高具有极显着差异(P<0.01),预处理12 h后的细胞存活率开始下降。因此,玉米黄素预处理的时长对细胞活性也有一定的影响,预处理时长为4~12 h,玉米黄素(5 μmol/L)均能缓解TM导致的细胞存活率降低作用,其中玉米黄素5 μmol/L预处理6 h效果最为显着。
4、玉米黄素后处理对细胞活性的影响
为探究玉米黄素能否逆转TM引起的细胞损伤,SH-SY5Y细胞先用5 μg/mL TM培养30 min,再用2、5、10 μmol/L的玉米黄素后处理24 h,存活率检测结果显示,单独TM损伤30 min的细胞存活率下降了14.1%(P<0.001),而玉米黄素后处理组的细胞存活率均显着高于损伤组(P<0.05)。此结果说明,玉米黄素不仅能减轻TM引起的细胞损伤作用,并且在一定程度上可逆转TM引起的损伤。
5、玉米黄素预处理对细胞毒性的影响
TM损伤处理后,胞浆内LDH的释放率(培养液中的LDH活力)较空白组极显着增加(P<0.01)。之前结果显示预处理6 h对细胞存活率的保护作用最佳,因此选用玉米黄素的预处理时间为6 h。与损伤组相比,2、10 μmol/L玉米黄素预处理组LDH释放率均降低(P<0.05),5 μmol/L处理组LDH释放率极显着低于损伤组(P<0.01),说明玉米黄素能拮抗TM对SH-SY5Y细胞的应激损伤。
6、玉米黄素后处理对细胞毒性的影响
与空白培养液组相比,TM损伤组细胞培养液中的LDH释放率显着升高(P<0.05),表明TM使细胞受损引起了LDH外漏。与TM损伤组相比,玉米黄素各剂量组细胞培养液中LDH释放率有所下降,其中2、5 μmol/L玉米黄素后处理组下降显着(P<0.05),表明玉米黄素后处理可以减缓细胞膜受损程度,阻止细胞内LDH外漏。10 μmol/L玉米黄素处理后LDH的释放率较损伤组虽有下降,但无显着性差异。
结 论
TM质量浓度在2 μg/mL以上时,可显着降低SH-SY5Y细胞活性(P<0.01);与TM损伤组相比,2~10 μmol/L玉米黄素预处理可显着提高细胞存活率(P<0.05),降低LDH的释放率,先用TM处理30 min后再加2、5、10 μmol/L的玉米黄素处理24 h的玉米黄素后处理组结果相同。因此,TM通过诱导内质网应激可引起细胞损伤,玉米黄素能够减轻该损伤作用,并且在一定程度上可逆转TM引起的损伤。