线粒体损伤在镉诱导肝细胞凋亡和DNA损伤中的作用

目的 探讨活性氧(reactive oxidative species,ROS)介导的线粒体损伤在镉(cadmium,Cd)暴露诱导肝L02细胞凋亡和DNA损伤中的作用.方法 以肝L02细胞为研究对象,利用0～90 μmol/L的Cd处理细胞24 h,采用噻唑兰法检测Cd暴露对细胞生存率的影响;以0、20和40 μmol/L的Cd染毒细胞24 h,分别采用克隆形成实验、流式细胞术、彗星实验、2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐非标记性氧化敏感的荧光探针、线粒体红色荧光探针(Mitotracker Red CMXRos)和10-N-壬基-吖啶橙等荧光探针标记、线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)、ATP测定试剂盒以及Western Blot等方法,检测Cd暴露对细胞克隆形成能力、细胞凋亡、DNA损伤、ROS水平、线粒体形态、线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP/△Ψm)、线粒体质量、ATP含量及相关蛋白的影响;利用90 μmol/L抗氧化剂维生素C预处理细胞1h后给予40μmol/L Cd处理细胞24 h,检测ROS水平、△Ψm、线粒体质量、ATP含量、细胞凋亡、DNA损伤及相关蛋白的改变.结果 随Cd处理浓度的增高和处理时间的延长,肝L02细胞存活率显著降低,克隆形成实验结果显示,与对照组相比,20和40μmol/LCd处理组的克隆形成率分别为8.23％和6.17％,细胞凋亡率分别为15.85％和26.26％,且B细胞淋巴瘤/白血病-2(B cell lymphoma/lewkmia-2,Bcl-2)基因的蛋白水平显著降低,Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)和激活型半胱天冬蛋白酶-3(cleaved cysteine aspastic acid-specific protease 3,cleaved-caspase-3)蛋白水平呈剂量依赖性升高,Cd处理还可诱导细胞DNA损伤的发生以及细胞内ROS的大量蓄积,伴随线粒体颗粒状改变、△Ψm、线粒体质量、ATP含量和线粒体细胞色素C(cyt c)的显著降低及胞浆cyt c的表达增高(P＜0.05);此外,与单独Cd处理组相比,维生素C预处理不仅能够显著增高△Ψm、线粒体质量、ATP含量和线粒体cyt c,降低胞浆cyt c的表达(P＜0.05),还能够减轻Cd诱导的细胞凋亡和DNA损伤.结论 Cd暴露可诱导细胞内ROS的蓄积,进而引起线粒体功能障碍,最终导致细胞凋亡和DNA损伤的发生.