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二氧化硅上调活性氧诱导NLRP3依赖的巨噬细胞焦亡机制

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[背景]巨噬细胞是天然免疫系统的重要组成成分,其在抵抗呼吸道途径外来异物入侵和维持肺组织内环境稳态中发挥重要作用.[目的]探讨不同粒径的二氧化硅(SiO2)粉尘诱导巨噬细胞焦亡发生机制.[方法]将巨噬细胞RAW-ASC分为空白组、脂多糖(LPS)组(1μg·mL–1 LPS)、纳米SiO2组(1μg·mL–1 LPS+100μg·mL–1纳米SiO2)、微米SiO2组(1μg·mL–1 LPS+750μg·mL–1微米SiO2)和阳性对照组[1μg·mL–1 LPS+3 mmol·L–1三磷酸腺苷(ATP)].除空白组外,其他组细胞均以LPS预处理6 h,再以SiO2或ATP处理4 h.锚定焦亡通路分子靶点NOD样受体蛋白3(NLRP3)、活性氧(ROS)施加特异性干预剂[NLRP3抑制剂MCC950、ROS清除剂N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)].CCK-8法检测细胞活性;5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(EdU)染色检测细胞增殖能力;试剂盒法检测细胞上清乳酸脱氢酶(LDH)水平;钙黄绿素/碘化丙啶(Calcein AM/PI)荧光双染评估细胞破裂状况;二氯二氢荧光素-乙酰乙酸酯(DCFH-DA)荧光探针法检测细胞内ROS水平;Western blotting检测焦亡相关标志NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)、gasdermin D(GSDMD)、白介素-1β(IL-1β)的蛋白表达水平.[结果]与空白组相比,100μg·mL–1纳米SiO2及750μg·mL–1微米SiO2处理,分别使细胞活性降低至40％和68％(P<0.05),细胞增殖率降低至30％和33％(P<0.01),并且诱导细胞破裂与ROS释放,上调NLRP3、ASC、Caspase-1、GSDMD、IL-1β蛋白表达水平(P<0.05),诱导巨噬细胞发生焦亡.添加特异性干预剂MCC950(10μmol·L–1)和NAC(10 mmol·L–1)后,巨噬细胞内NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β表达水平均较未干预组下降(P<0.05).此外,NAC还可有效降低细胞内ROS水平(P<0.05).[结论]纳米及微米级SiO2粉尘均具细胞毒性,表现为上调巨噬细胞ROS水平,激活NLRP3炎性小体并介导细胞焦亡,促进炎性细胞因子释放等,相关研究结果有助于揭示SiO2粉尘诱导的巨噬细胞焦亡分子机制.
Mechanism of silica-induced ROS over synthsis in NLRP3-dependent macrophage pyroptosis

殷浩宇、田家齐、马兰、张敬、李炜修、彭延杰、张美华、翟庆峰、张林

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潍坊医学院公共卫生学院,山东 潍坊 261053

山东大学附属山东省妇幼保健院 临床医学研究中心,山东济南 250001

华北理工大学公共卫生学院,河北 唐山 063000

山东大学附属山东省妇幼保健院 国家卫健委生育调控技术重点实验室,山东济南 250001

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二氧化硅 巨噬细胞 活性氧 NOD样受体蛋白3 细胞焦亡

国家自然科学基金山东省自然科学基金山东省医药卫生科技发展计划

82003405ZR2020QH2902018WS059

2022

10.11836/JEOM21363

环境与职业医学
上海市疾病预防控制中心 中华预防医学会

环境与职业医学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.71
ISSN：1006-3617
年,卷(期)：2022.39(4)
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