脉络丛-脑脊液中锰毒性差异表达谱及STIP1在锰致细胞周期阻滞效应中的作用

【作者】 敬海明； 刘君丽； 杨帆； 刘建中； 尤育洲； 冯颖； 张拓； 赵超英； 马玲； 郑珊； 聂燕敏； 杜宏举； 张鹏； 李煜； 高珊； 李红； 高文晖； 张馨月； 李静； 魏开华； 李国君；

【机构】 北京市预防医学研究中心； 北京蛋白质组研究中心；

【摘要】 目的:锰(manganese,Mn)是人体必需微量元素,但过量暴露会损伤脑脉络丛(choroid plexus,CP),破坏血-脑脊液屏障,进入脑实质内引起类帕金森氏综合征。本研究旨在筛检CP与脑脊液中的锰毒性相关差异表达蛋白,并研究关键蛋白STIP1在锰致CP上皮细胞毒性损伤效应中的可能作用。方法将雄性SD大鼠(1.5月龄)腹腔注射氯化锰(MnCl2,6mg Mn/kg BoW),建立三个病程(30天、90天及90天后无处理观察30天)的锰中毒动物模型;MTT法和WST-8法观察MnCl2对Z310细胞增殖的影响;应用光镜、透射电镜以及白蛋白指数等观察锰对CP(BCB)与永生化CP上皮细胞Z310的病理损伤作用;2D-PAGE结合nano-LC-MS/MS与非标记(1abel free)两种差异蛋白质组学技术分别筛检CP与脑脊液中的锰毒性相关的差异表达蛋白;流式细胞术检测MnCl2对Z310细胞周期及凋亡的影响;采用SiRNA干扰技术构建STIP1敲低Z310细胞;Western Blot检测MnCl2对Z310细胞内STIP1、Erk1/2及其磷酸化蛋白、Akt及其磷酸化蛋白的影响。结果 锰可导致CP上皮细胞形状不规则,微绒毛紊乱、缩短,胞浆空泡、核质凝聚,线粒体破坏,细胞间连接部分断裂或消失;高剂量MnCl2(100~1850μmol/L)对Z310细胞增殖具有抑制作用,而低剂量MnCl2(0.00005~5μmol/L)则为促进趋势;MnCl2(100~800μmol/L)作用24h及48后,均可使处于G0/G1期的Z310细胞比例明显增加。MnCl2(500μmol/L)作用24h后,Z310细胞的晚期凋亡及坏死率增加。CP中鉴定到了32个锰相关差异蛋白质,其中与细胞增殖分化相关的应激诱导蛋白(STIP1)表现为上调,GO(gene ontology)分析表明这些蛋白以结合、催化活性以及转运功能为主;脑脊液中鉴定到了123个锰差异表达蛋白。MnCl2引起Z310细胞内STIP1上调,MAPK通路中磷酸化Erk1/2无变化,而PI3K通路中磷酸化Akt下调;Z310内STIP1敲低后,未发现锰对Z310细胞周期改变趋势有变化,而且对Erk1/2和Akt磷酸化水平也无影响。结论锰可造成脉络丛病理损伤,CP与脑脊液中特定功能蛋白质发生变化,如STIP1表达上调,并可导致Z310细胞周期阻滞在G0/G1期,P13K/Akt信号转导通路在这个过程中可能发挥着作用,而STIP1并不起关键性作用。更多还原