溶酶体膜通透化在铀诱导肾近端小管上皮细胞死亡中的作用及机制

目的:探究铀(Uranium, U)暴露诱导人肾近端小管上皮HK-2细胞溶酶体膜通透化(LMP)致细胞死亡的作用及机制。方法:以100、300、600 μmol/L铀染毒HK-2细胞24 h，分别采用DCFH-DA荧光探针法和MitoSOX荧光探针法检测不同浓度铀染毒的HK-2细胞内氧自由基(reactive oxygen species，ROS)和线粒体超氧化物的生成。将HK-2细胞分为：空白对照组、单纯N -乙酰半胱氨酸(NAC)或CA-074 Me组、单纯铀染毒组和铀联合NAC或CA-074 Me组，采用双色免疫荧光法检测HK-2细胞内半乳凝素-1(Galectin-1)与溶酶体相关膜蛋白-1(LAMP-1)共定位情况以检测溶酶体膜通透化(lysosomal membrane permeability, LMP)程度，或检测Cathepsin B与LAMP-1非共定位情况以反映溶酶体内Cathepsin B的释放情况，钙黄绿素(Calcein-AM)-碘化丙啶(PI)双染色法检测HK-2细胞死亡情况，单色免疫荧光法检测HK-2细胞内Cleaved-caspase-3表达以检测细胞凋亡情况。结果:100、300、600 μmol/L铀染毒HK-2细胞24 h诱导细胞内ROS或线粒体超氧化物生成与0 μmol/L铀对照组比较明显增加，分别为1.1~2.5倍或4.0~28倍( tROS＝17.98、11.84、11.75， P< 0.05； t线粒体超氧化物＝6.14、16.02、13.06， P< 0.05),且随铀浓度增加而显著增加( tROS＝10.10、10.37、5.59， P< 0.05； t线粒体超氧化物＝21.50、15.16、5.93， P< 0.05)。与空白对照组相比，600 μmol/L铀染毒24 h使HK-2细胞中Galectin-1和LAMP-1共定位率及Cathepsin B和LAMP-1非共定位率显著增加，分别为5.4~6.7倍或1.5~2.1倍( tGalectin-1＝15.85、12.70， P< 0.05； tCathepsin B＝5.95、6.69， P< 0.05)，而给予NAC处理则能抑制其增加( tGalectin-1＝4.74， P<0.05； tCathepsin B＝4.51， P< 0.05)；而且，600 μmol/L铀染毒24 h使HK-2细胞死亡率及Cleaved-caspase-3表达水平较空白对照组显著增加，分别为28~47倍或2.4~6.0倍( tPI＝30.40、10.34， P<0.05； tCleaved-caspase-3＝18.49、9.52， P<0.05)，而给予CA-074 Me处理则能显著降低铀暴露HK-2细胞的死亡率及Cleaved-caspase-3表达水平( tPI＝6.76， P<0.05； tCleaved-caspase-3＝13.47， P<0.05)。 结论:铀暴露诱导HK-2细胞内ROS爆发导致LMP，致使溶酶体内Cathepsin B泄露至胞质中进而触发溶酶体依赖性细胞死亡和线粒体途径的细胞凋亡。