水體環(huán)境中的藻類大量繁殖已成為世界性的生態(tài)問題,除了引發(fā)水華造成水體富營養(yǎng)化污染外,還釋放大量的藻類毒素對人類和其它生物的健康構(gòu)成威脅。在藍綠藻屬產(chǎn)生的毒素中,微囊藻毒素(Microcystin, MC)是人類日常生活中接觸最多的一類由80多種同類物組成的單環(huán)七肽毒素,其中毒性最強的、研究最多的是微囊藻毒素-LR (Microcystin-LR, MC-LR)。MC-LR一般被認為是一種肝毒素,因為MC-LR主要靶向富集于肝臟并引起嚴重的肝臟毒性效應,包括急性肝出血、肝壞死和并與人類原發(fā)性肝癌相關(guān)。最近的研究發(fā)現(xiàn),除了肝組織,MC-LR還可以透過血腦屏障和血液-腦脊液屏障而出現(xiàn)于腦組織中,由此推斷微囊藻毒素可能還具有神經(jīng)毒性。越來越多的研究提出微囊藻毒素的潛在神經(jīng)毒性,然而MC-LR如何發(fā)揮神經(jīng)毒性作用及其內(nèi)在分子機制尚待揭示。 為探索MC-LR的神經(jīng)毒性作用,我們選用了常被作為神經(jīng)元細胞模型的高分化型的PC12細胞,首先研究MC-LR對PC12細胞的一系列細胞學效應,包括MC-LR對細胞存活率、細胞凋亡、細胞骨架和氧化應激狀態(tài)的影響；探討MC-LR在PC12細胞中如何影響其特異作用靶蛋白PP2A的酶活性、構(gòu)成PP2A全酶的各亞基的蛋白表達水平；進一步研究了與細胞骨架相關(guān)的蛋白tau和HSP27的磷酸化狀態(tài),并從信號轉(zhuǎn)導的角度探索該過程中可能的分子機制,從而為進一步闡明MC-LR神經(jīng)毒性的機制以及提出有效的預防和治療措施提供新的依據(jù)和思路。 主要結(jié)果： 1.在本實驗條件下,MC-LR不影響PC12細胞的存活率。 2.在本實驗條件下,MC-LR不引起PC12細胞發(fā)生凋亡。 3.在本實驗條件下,MC-LR不影響PC12細胞的形態(tài)。 4. MC-LR對細胞骨架的影響具體表現(xiàn)為微管和微絲結(jié)構(gòu)的紊亂,以及微管的穩(wěn)定性下降。此外,MC-LR還使PP2A-Ba亞基與微管的結(jié)合下降。 5. MC-LR可誘導PC12細胞氧化應激水平的升高。 6. MC-LR進入PC12細胞后與PP2A-C亞基結(jié)合,抑制了PP2A酶活性,并且影響了PP2A各亞基的表達及PP2A-C的翻譯后修飾水平。 7. MC-LR誘導了微管相關(guān)蛋白tau的過度磷酸化并導致tau與細胞骨架的結(jié)合下降,還誘導了微絲相關(guān)的調(diào)控蛋白HSP27的過度磷酸化。 8. MC-LR誘導細胞骨架相關(guān)蛋白的過度磷酸化的潛在機制可能包括PP2A活性被抑制和p38-MAPK通路的激活。 9.抑制p38-MAPK的激活能抑制MC-LR所誘導的細胞骨架相關(guān)蛋白的過度磷酸化和細胞骨架的重構(gòu)。 主要結(jié)論： 1. MC-LR對PC12細胞的PP2A酶活性的影響可能是多重因素綜合作用的結(jié)果,包括PP2A的不同組成亞基表達的改變以及PP2A-C亞基的翻譯后修飾水平的改變。由此本研究在拓展了文獻報道的基礎(chǔ)上,進一步揭示了MC-LR對其特異靶蛋白PP2A的復雜的作用方式。 2.在本研究條件下MC-LR對PC12細胞產(chǎn)生的毒性主要為誘導氧化應激水平的升高和細胞骨架結(jié)構(gòu)的改變。 3. MC-LR誘導了調(diào)控細胞骨架結(jié)構(gòu)的組裝和功能的細胞骨架相關(guān)蛋白tau和HSP27的過度磷酸化,這可能導致了細胞骨架的重構(gòu)。 4. MC-LR誘導的細胞骨架相關(guān)蛋白tau和HSP27的過度磷酸化的機制可能是因為PP2A活性受到抑制后其介導的脫磷酸化作用減弱,而激活的p38-MAPK介導的磷酸化作用增強。 5. p38-MAPK通路的抑制劑能在抑制tau和HSP27的過度磷酸化的同時,對抗MC-LR對PC12細胞骨架產(chǎn)生的毒性效應,由此本研究還為探索有效對抗MC-LR神經(jīng)毒性的預防和治療措施提供了新思路。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：X174
【文章目錄】：
致謝
中文摘要
Abstract
縮略語及注釋
目次
1 前言
2 實驗材料
3 實驗方法
4 實驗結(jié)果
    4.1 MC-LR對PC12細胞的細胞學影響
    4.2 MC-LR對PC12細胞蛋白磷酸酶2A的影響
    4.3 MC-LR影響細胞骨架相關(guān)蛋白tau和HSP27的磷酸化狀態(tài)
    4.4 MC-LR誘導細胞骨架相關(guān)蛋白的過度磷酸化的潛在機制
5. 討論
    5.1 MC-LR可以進入PC12細胞
    5.2 MC-LR不僅抑制其特異作用靶蛋白PP2A的酶活性,而且影響構(gòu)成PP2A全酶的各亞基的蛋白表達水平和翻譯后修飾水平
    5.3 MC-LR對PC12細胞產(chǎn)生的毒性主要表現(xiàn)為氧化應激水平的升高和細胞骨架結(jié)構(gòu)的改變
    5.4 MC-LR誘導細胞骨架相關(guān)蛋白tau和HSP27的異常磷酸化
    5.5 MC-LR誘導的細胞骨架重構(gòu)及相關(guān)蛋白過度磷酸化的潛在機制
6 結(jié)論
參考文獻
綜述
    參考文獻
作者簡歷及在學期間參加的科研工作

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 傅文宇,李敏偉,陳加平,徐立紅;一種檢測微囊藻毒素LR誘導大鼠腎細胞凋亡的方法[J];水生生物學報;2004年01期

2 傅文宇,陳加平,徐立紅;Caspase-3在微囊藻毒素誘導的細胞凋亡中的作用[J];中國環(huán)境科學;2004年01期

3 陳加平,翁登坡,傅文宇,徐立紅;微囊藻毒素LR對大鼠淋巴細胞DNA的損傷效應[J];水生生物學報;2004年06期

本文編號：2868132