高葡萄糖诱导的氧化应激和炎症反应介导髓核细胞的凋亡和细胞外基质代谢失衡

摘要

目的 探讨高浓度葡萄糖处理对大鼠髓核细胞(nucleus pulposus cells, NPC)凋亡和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)代谢的影响,并初步探讨可能的潜在机制。方法 从雄性Wistar大鼠腰椎组织中分离NPC。将NPC分为6组:对照组,葡萄糖5、 15、 25 mmol/L组,葡萄糖+NAC组(25 mmol/L葡萄糖+3 mmol/L抗氧化剂NAC),葡萄糖+PDTC组(25 mmol/L葡萄糖+10μmol/L NF-κB通路抑制剂PDTC)。分别采用CCK-8、流式细胞术检测细胞活力和凋亡。采用荧光探针检测细胞内活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平。酶联免疫吸附法用于检测IL-1β、 IL-6和肿瘤坏死因子α (TNF-α)水平。蛋白质印迹检测相关蛋白表达。结果 与对照组比较, 5 mmol/L葡萄糖组和15 mmol/L葡萄糖组的细胞活力和凋亡无明显变化,而25 mmol/L葡萄糖组细胞活力明显降低、细胞凋亡明显增加(P<0.05)。与25 mmol/L葡萄糖组比较,葡萄糖+NAC组和葡萄糖+PDTC组Bcl-2关联X蛋白(Bcl-2-associated X protein, Bax)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3 (Caspase-3)、基质金属蛋白酶MMP-3、 MMP-9、 MMP-13、金属蛋白酶ADAMTS (A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs)-4和ADAMTS-5表达均明显降低,而Bcl-2蛋白、Ⅱ型胶原蛋白(collagenⅡ, COLⅡ)和聚集蛋白聚糖(aggrecan)表达均明显升高(P<0.05)。与25 mmol/L葡萄糖组比较,葡萄糖+NAC组和葡萄糖+PDTC组细胞内ROS水平和上清液中IL-1β、 IL-6、 TNF-α水平均明显降低(P<0.05)。与25 mmol/L葡萄糖组比较,葡萄糖+NAC组和葡萄糖+PDTC组细胞p-P65/P65和p-IκBα/IκBα水平均明显降低(P<0.05)。结论 高葡萄糖处理可通过诱导氧化应激和炎症反应促进NPC的凋亡和ECM降解,这一过程涉及其对ROS/NF-κB信号通路的激活。

关键词

高糖 / 椎间盘退行性变 / 髓核细胞 / 氧化应激 / 炎症 / 细胞外基质