雷帕霉素经JAK2/STAT3通路诱导HGF处理的人晶状体上皮细胞凋亡的研究

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目的:通过人肝细胞生长因子(hepatocyte growth gactor, HGF)处理人晶状体上皮细胞株HLE-B3,体外模拟后发性白内障(posterior capsule opacity, PCO)发生时晶状体上皮细胞(lens epithelial cells, LECs)所处的微环境,并用不同浓度的雷帕霉素(Rapamycin, RAPA)刺激HLE-B3,观察RAPA对HLE-B3增生、凋亡的影响,探讨RAPA影响HLE-B3的生长作用的分子机制。方法:1.培养HLE-B3:用含有10%FBS、100U/ml青霉素和100U/ml链霉素的低糖DMEM体外培养HLE-B3,并进行传代。2.实验分组:常规培养HLE-B3细胞系,生长至80%融合后,换用无血清DMEM培养基,分组如下:空白对照组:仅加入单纯DMEM,不加入RAPA或人HGF处理;阴性对照组(HGF组):加入终浓度为lOng/ml的人HGF;HGF+RAPA组:用终浓度为10ng/ml的HGF处理LECs12h后,加入不同浓度的RAPA (A组:0.1ng/ml、B组:1ng/ml、C组:5ng/ml、D组10ng/ml、E组20ng/ml)干预24、48、72小时。3.通过CCK-8法检测RAPA对人HGF预处理的LECs (HGF (+) LECs)细胞增殖活力的影响。4.运用苏木精—伊红染色观察RAPA对HGF(+)LECs细胞形态结构的影响。5. RAPA处理细胞48h后,采用LIVE/DEAD细胞活性实验及Annexin V/PI双染色流式法检测RAPA对HGF (+) LECs细胞凋亡的作用。6.运用蛋白印迹(Western blot)分析检测研究Ong/mL5ng/ml RAPA处理HGF (+) LECs48h后,RAPA对HLE-B3细胞的酪氨酸激酶JAK2(Janus kinase-2)、信号转导和转录活化因子3(Signal transducer and activator of transcription-3,STAT3)蛋白磷酸化的作用。7.用Lipofectamine2000作为转染试剂,将STAT3siRNA或者阴性对照siRNA转染到HLE-B3中,然后用终浓度浓度为10ng/ml的人HGF处理12h,再加入终浓度为5ng/ml的RAPA处理12h。用、Vestern blot和细胞凋亡ELISA法,观察STAT3表达抑制在RAPA对HGF (+) LECs细胞凋亡中的作用。细胞分组为:A组:阴性siRNA转染组、HGF10ng/ml处理组;B组:阴性siRNA转染组、HGF10ng/ml和RAPA5ng/ml处理组;C组为:STAT3siRNA转染、HGF10ng/m处理组;D组:STAT3siRNA转染. HGF10ng/ml和RAPA5ng/ml处理组。结果:1. RAPA对HGF (+) LECs细胞增殖的影响CCK-8:测得的HGF组增生值(A),与相应时段的对照组相比,差异均有统计学意义(P1=0.022,P2=0.00,P3=0.00),提示10ng/ml人HGF能有效促进LECs增殖。在HGF+RAPA组中,运用Probit回归分析法得出:24hIC50=30.38ng/ml,48hIC50=15.820ng/ml,72hIC50=6.247ng/ml。随着RAPA药物浓度的升高,刺激时间的延长,彳值逐渐降低,同时细胞生长抑制率逐渐升高。HE显示:HGF组(RAPA0ng/ml),其细胞体积较大、而且饱满,细胞质染色均匀,细胞核呈圆形。HGF+RAPA组细胞表现出体积变小,染色质边集,核深染、固缩等特征性调亡改变,且随着浓度的增加,及培养时间的增长,细胞这种形态变化越明显,且细胞数越少。2. RAPA对HGF(+)LECs细胞凋亡的影响Live/Dead荧光双染色法显示:HGF+RiAPA组(5ng/mk10ng/ml)细胞死亡率分别为(18.89±2.89)%、(32.61±2.41)%,与HGF组(2.50±0.90)%相比,差异均具有统计学意义(P=0.001、0.00)。Annexin V-FITC/PI双染法流式细胞术显示:细胞凋亡的比率随RAPA浓度的增加而增高,细胞总凋亡率(Q2+Q3)分别为(25.03±1.68)%、(63.27±4.78)%、(72.17±3.97)%(HGF+RAPAlng/m、5ng/m、10ng/m组),与HGF组(2.48±0.45)%相比,差异具有统计学意义(P<0.05)。这些数据表明,RAPA不仅抑制HGF (+) LECs的增殖,而且还诱导了LECs的凋亡。3. JAK2/STAT3信号通路在RAPA对HGF (+) LECs细胞凋亡中的作用RAPA处理后,p-JAK2%及p-STAT3Ser727蛋白相对表达量显著下降(P=0.001,0.00,0.00<0.05),分别是相应对照组的0.28、0.14、0.13倍。用siRNA沉默HLE-B3细胞STAT3基因后,与转染阴性组相比,STATS siRNA转染到LECs细胞导致STAT3蛋白表达显著下降。与A组(0.28±0.05)相比,B组(1.64±0.06)、C组(2.09±0.07)、D组(2.57±0.08)凋亡增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:1.人HGF能有效促进HLE-B3增生,可以体外模拟PCO发生的微环境。2.RAPA不仅抑制HGF(+) LECs的增殖,还诱导了LECs的凋亡,这种作用且呈时间及浓度依赖性。3. RAPA可以显著降低HGF(+)LECs细胞中JAK2及其下游基因STAT3的磷酸化。沉默STAT3加速了HGF(+)LECs的凋亡,表明STAT3基因在LECs细胞凋亡中发挥重要作用;此外,相较于单独转染STAT3siRNA处理细胞,与RAPA联合处理可以增加HGF(+)LECs的凋亡。综上,RAPA可以通过下调JAK2/STAT3信号通路抑制HGF(+)LECs的增殖以及诱导HGF(+)LECs凋亡。
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