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目的:砷是一种确定的环境毒物及人类致癌物,肝脏是砷的主要靶向器官之一,也是其代谢产物蓄积的主要场所。目前关于砷的肝毒性机制研究较为广泛,但有关砷致肝细胞焦亡的具体机制研究较为少见。本文拟探究NaAsO2是否能通过HMGB1/RAGE轴诱导L-02细胞中PERK/e IF2α/ATF4/CHOP信号通路的激活,并导致L-02细胞焦亡结局的发生,进而为防治砷暴露导致的肝脏损伤提供新思路。方法:L-02细胞系细胞购置于北京北纳创联生物技术研究院。CCK-8(Cell Counting Kit-8)法检测不同浓度NaAsO2(0~40μM)对L-02细胞增殖活力的影响;不同浓度ERS信号通路抑制剂4-PBA(0~20μM)对细胞增殖活力的影响。Western blot法检测NaAsO2(0、5、10、20μM)处理24 h、NaAsO2(20μM)和/或4-PBA(0.02μM)干预24 h、si HMGB1转染6 h后使用NaAsO2(20μM)24 h后L0-2细胞中HMGB1/RAGE、PERK/ATF4/e IF2α/CHOP信号通路及细胞焦亡相关蛋白表达水平;LDH乳酸脱氢酶试剂盒检测不同处理条件下L-02细胞LDH释放水平;免疫荧光检测不同处理条件下HMGB1在细胞质及细胞核中的表达水平。结果:1 NaAsO2诱导L-02细胞中HMGB1/RAGE信号通路激活1.1 NaAsO2处理对L-02细胞增殖活力的影响与CON组相比,NaAsO2(15~40μM)可显著抑制细胞增殖活力(P<0.05);NaAsO2(5、10μM)处理对细胞增殖活力无明显影响(P>0.05)。根据CCK-8实验结果,选取实验浓度为NaAsO2(5、10、20μM)进行后续实验。1.2 NaAsO2诱导L-02细胞中HMGB1/RAGE信号通路蛋白表达和HMGB1免疫荧光与CON组相比,NaAsO2(5、10、20μM)处理可使L-02细胞中HMGB1、RAGE蛋白表达水平显著增加,且差异有统计学意义(P<0.05);L-02细胞质中HMGB1的蛋白表达水平增加,其荧光强度显著增加;2 NaAsO2诱导L-02细胞中的ERS相关信号通路激活与CON相比,NaAsO2(5、10、20μM)处理可使L-02细胞中GRP78、p-PERK、p-e IF2α、ATF4、CHOP的蛋白表达水平显著升高,差异有统计学意义(P<0.05)。3 NaAsO2诱导L-02细胞发生细胞焦亡3.1 NaAsO2诱导L-02细胞焦亡相关蛋白表达水平变化与CON组相比,NaAsO2(5、10、20μM)处理下,NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、GSDMD-N、IL-1β的蛋白表达水平显著升高(P<0.05),GSDMD的蛋白表达水平显著降低。3.2 NaAsO2诱导L-02细胞LDH释放与CON组相比,NaAsO2(10,20μM)处理可显著提高L-02细胞LDH的释放水平(P<0.05)。4 ERS相关信号通路在NaAsO2诱导L-02细胞焦亡中的作用4.1 ERS信号通路抑制剂4-PBA对L-02细胞增殖活力的影响与CON相比,4-PBA(0.2、0.4μM)处理对细胞增殖活力无明显影响(P<0.05),因此选择对细胞增殖无明显影响的浓度即4-PBA(0.2μM)进行后续实验。4.2 4-PBA抑制NaAsO2诱导L-02细胞中ERS相关信号通路的激活与CON组相比,NaAsO2(20μM)处理可显著提高NLRP3等焦亡相关蛋白表达水平(P<0.05);与NaAsO2(20μM)处理组相比,4-PBA+NaAsO2(20μM)组中GRP78、p-PERK、p-e IF2α、ATF4和CHOP的蛋白表达水平显著受到抑制,差异均具有统计学意义(P<0.05)。4.3 4-PBA抑制NaAsO2致L-02细胞焦亡与CON组相比,NaAsO2(20μM)处理可显著提高NLRP3等焦亡相关蛋白表达水平(P<0.05);与NaAsO2(20μM)处理组相比,4-PBA+NaAsO2(20μM)组中NLRP3、ASC、caspase-1、GSDMD-N及IL-18的蛋白表达水平显著受到抑制,但GSDMD的蛋白表达水平显著增加,差异均具有统计学意义(P<0.05)。4.4 4-PBA抑制NaAsO2诱导L-02细胞中LDH释放与CON组相比,NaAsO2(20μM)处理可显著增加LDH的释放水平(P<0.05);与NaAsO2(20μM)组相比,4-PBA预处理可使LDH释放水平显著下降,差异有统计学意义(P<0.05)。5 si HMGB1部分抑制NaAsO2诱导的L-02细胞HMGB1/RAGE信号通路的激活与si Ctrl组相比,si HMGB1组中HMGB1、RAGE的蛋白表达水平均显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);与si Crtl组相比,si HMGB1组中L-02细胞质中HMGB1的荧光强度显著降低,蛋白表达水平显著下降;6 si HMGB1部分抑制NaAsO2诱导的L-02细胞ERS相关信号通路的激活与si Ctrl+NaAsO2(0μM)和si Ctrl+NaAsO2(20μM)组相比,si HMGB1+NaAsO2(0μM)组和si HMGB1+NaAsO2(20μM)处理组中GRP78、p-PERK、p-e IF2α、ATF4、CHOP的蛋白表达水平均显著增加,差异有统计学意义(P<0.05),显著增加GSDMD蛋白表达水平(感觉同上,不知道怎么相比的),差异均具有统计学意义(P<0.05)。7 HMGB1/RAGE信号通路在NaAsO2诱导L-02细胞焦亡中的作用7.1 si HMGB1部分抑制NaAsO2诱导的L-02细胞焦亡相关蛋白表达与si Ctrl+NaAsO2(0μM)和si Ctrl+NaAsO2(20μM)组相比,si HMGB1+NaAsO2(0μM)组和si HMGB1+NaAsO2(20μM)处理组中,NLRP3、ASC、caspase-1、GSDMD-N、IL-1β及IL-18的蛋白表达水平均呈显著性下降(P<0.05),且GSDMD蛋白表达水平显著增加,差异均具有统计学意义(P<0.05);7.2 si HMGB1部分抑制NaAsO2诱导的L-02细胞中LDH释放与si Ctrl+NaAsO2(0μM)和si Ctrl+NaAsO2(20μM)组相比,si HMGB1+NaAsO2(0μM)组和si HMGB1+NaAsO2(20μM)处理组均能显著抑制LDH的释放水平(P<0.05)。结论:1、NaAsO2处理可诱导L-02细胞发生细胞焦亡;2、HMGB1/RAGE介导的ERS反应在NaAsO2诱导L-02细胞焦亡的过程中可发挥部分作用。