TFEB依赖性的自噬溶酶体机制在镉诱导的神经毒性中的作用

【作者】 李敏； 皮会丰； 周舟；

【机构】 第三军医大学劳动卫生学系； 浙江大学医学院公共卫生学院；

【摘要】 目的重金属元素镉（Cd）能通过血脑屏障,进入中枢神经系统,引起神经毒性。褪黑素（Mel）是一种由哺乳动物松果体分泌的吲哚胺类激素。作为一种小分子化合物,褪黑素能够自由的进入血脑屏障,通过调节自噬过程,可对神经元损伤起到保护作用。本研究旨在探讨Cd的神经毒性效应,同时研究TFEB在镉的神经毒性中的作用及其机制,进一步研究褪黑素是否通过拮抗TFEB依赖的自噬溶酶体机制起到保护镉神经毒性的效应。方法我们将小鼠神经母细胞瘤细胞（Neuro-2a细胞）暴露在不同浓度的（12.5,25,和50μmol/L）氯化镉（CdCl₂）24小时。通过免疫荧光,免疫印迹,实时定量PCR等方法分析细胞自噬流及溶酶体功能。结果 Cd暴露损伤溶酶体功能（减少溶酶体膜蛋白LAMP1的表达,增加溶酶体PH,降低溶酶体水解酶的活性）,抑制溶酶体-自噬小体的融合,从而阻断自噬流,进一步导致神经细胞的死亡。此外,相比于50μmol/L的Cd处理组,1μmol/LMel会增加"TFEB应答基因"（P<0.05）和溶酶体相关膜蛋白水平（0.57±0.06 vs 1±0.11,P<0.05）,并保持溶酶体蛋白酶活性（0.52±0.01 vs 0.90±0.02,P<0.05）,维持溶酶体pH值（0.50±0.01 vs 0.87+0.05,P<0.01）,增强自噬体-溶酶体的融合（0.05±0vs 0.21±0.01,P<0.01）。值得注意的是,Mel增强TFEB表达（0.37±0.04 vs 0.72±0.07,P<0.05）和核转位（2.81±0.08 vs 3.82±0.05,P<0.05）。而TfebsiRNA阻断褪黑素介导的自噬溶酶体机制的激活（P<0.01）,进而抑制褪黑素对镉神经毒性的拮抗作用。结论本研究揭示了损伤的溶酶体功能和自噬流是镉暴露引起神经细胞死亡的主要原因,明确了TFEB-依赖性的自噬-溶酶体机制在镉的神经毒性发病机制中的重要作用,阐述了褪黑素能够通过调控自噬途径有效的拮抗镉的神经毒性,为褪黑素作为拮抗镉毒性药物的研发和临床应用提供了坚实的理论基础。更多还原