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牙龈卟啉单胞菌诱导血管内皮细胞铁死亡的作用及机制研究

Investigation of the role and mechanism of Porphyromonas gingivalis in inducing ferroptosis in vascular endothelial cells

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收录情况: ◇ 统计源期刊 ◇ 北大核心 ◇ CSCD-C ◇ 卓越:领军期刊 ◇ 中华系列

机构: [1]首都医科大学附属北京同仁医院口腔科,北京100176
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关键词: 牙周炎 牙龈卟啉单胞菌 心血管健康 血管内皮细胞 铁死亡 程序性细胞死亡

摘要:
目的:探索牙龈卟啉单胞菌(Pg)在诱导血管内皮细胞铁死亡中的作用,并预测潜在的Hub基因。方法:首先,采用Pg(W83)刺激人脐静脉内皮细胞(HUVEC)4 h,使用透射电镜观察铁死亡相关的形态学特征。随后,提取Pg刺激前后HUVEC的RNA进行转录物组测序,分析差异表达基因(DEG)是否富集于铁死亡,并对铁死亡相关DEG(Fer-DEG)进行基因本体(GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析、蛋白互作(PPI)网络构建及Hub基因预测。基于转录组结果,采用Pg-脂多糖(LPS)刺激HUVEC 24 h,检测铁死亡指标,包括使用细胞增殖/毒性检测试剂盒检测细胞存活率;使用2,7-二氯荧光素二乙酸酯探针检测活性氧;使用试剂盒检测Fe2?、脂质过氧化物(LPO)、丙二醛及还原型/氧化型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG);使用JC-1探针检测线粒体膜电位;使用蛋白质印迹法和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、溶质载体家族3成员2(SLC3A2)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX4)的表达。最后,采用RT-qPCR验证,LPS刺激HUVEC 24 h后,Hub基因肿瘤坏死因子(TNF)或TNF-α、白细胞介素(IL)-6和前列腺素内过氧化物合成酶2(PTGS2)的表达情况。结果:Pg刺激后HUVEC线粒体变小、线粒体脊减少。Pg感染组和对照组HUVEC的DEG富集于铁死亡;DEG中共包含56个Fer-DEG,GO功能分析和KEGG富集分析显示它们分别富集于TNF应答、LPS应答、生物刺激应答等和TNF通路、C型凝集素受体通路、IL-17通路等;在上述56个基因构成的PPI网络中,TNF、IL-6和PTGS2为预测的Hub基因,它们显著关联至铁死亡调控相关通路,包括不饱和脂肪酸生物合成、活性氧代谢调控等。LPS组HUVEC存活率[(66.77±1.80)%]显著低于对照组[(100.00±1.44)%],而LPS+Fer-1组HUVEC存活率[(84.50±1.47)%]显著高于LPS组(均 P<0.05);LPS组的活性氧荧光信号强度(1 523.00±250.70)显著高于对照组(328.20±38.68),LPS+Fer-1组荧光信号强度(753.30±67.11)显著低于LPS组(均 P<0.05);LPS组的Fe2?、LPO、丙二醛含量[分别为(29.83±4.25)μmol/10 6个细胞、(3.58±0.24)μmol/gprot、(5.54±0.33)μmol/gprot]均显著高于对照组[分别为(7.29±0.79)μmol/10 6个细胞、(1.08±0.05)μmol/gprot、(2.06±0.17)μmol/gprot]和LPS+Fer-1组[分别为(16.33±1.63)μmol/10 6个细胞、(2.01±0.09)μmol/gprot、(3.24±0.26)μmol/gprot](均 P<0.05),且LPS组的GSH/GSSG(2.17±0.08)显著低于对照组(6.96±0.20)和LPS+Fer-1组(4.31±0.81)(均 P<0.05)。LPS组的JC-1聚合体/单体荧光信号强度(0.46±0.07)显著低于对照组(285.60±160.40),而Fer-1预处理(1.53±0.17)可显著改善LPS导致的荧光信号强度降低(均 P<0.05)。LPS组的SLC7A11、SLC3A2、GPX4蛋白表达水平和mRNA表达水平均显著低于对照组(均 P<0.05),且均显著低于Fer-1+LPS组(均 P<0.05)。LPS组中TNF、IL-6及PTGS2的mRNA表达水平均显著高于对照组,而LPS+Fer-1组3种因子的表达均显著低于LPS组(均 P<0.05)。 结论:Pg可诱发血管内皮细胞铁死亡,TNF、IL-6和PTGS2可能是潜在的Hub基因。

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第一作者:
第一作者机构: [1]首都医科大学附属北京同仁医院口腔科,北京100176
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