降低SIRT3可抑制AMPK/mTOR通路和提高GPX4水平减少自噬依赖性的铁死亡

期刊:JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY

影响因子:5.096  

发表时间:2020.04

妊娠期糖尿病 (GDM)

妊娠期糖尿病 (GDM) 是妊娠期最常见的代谢并发症之一，滋养层细胞受损，与 GDM 发展过程中胎盘功能异常密切相关，此外，有研究表明，在用高葡萄糖浓度刺激后，滋养层细胞中会出现活性氧 (ROS) 的过量产生，并可能导致 ROS 的过量积累，该过程可能有铁死亡参与，抗氧化应激预防也许是一种对妊娠期糖尿病的治疗策略。

铁死亡（Ferroptosis）

细胞自噬（autophagy）

铁死亡（ferroptosis）是一种依赖于铁离子的积累而导致细胞出现脂质超氧化的一种新型细胞死亡形式，主要特征是细胞内的ROS升高，GSH下降等，主要发生依赖GPX4途径。细胞自噬（autophagy）又称为II型程序性细胞死亡，是所有活细胞的核心功能之一，是细胞为了应对饥饿、应激等外界环境条件刺激下而出现的一种破坏蛋白质和细胞器而细胞膜不被破坏的一种自我调控过程。

SIRT3

Sirt3是线粒体中的一个重要的去乙酰化修饰酶，能够调控线粒体中许多代谢酶的活性，进而调控细胞线粒体的代谢，参与线粒体功能的维持，包括 ATP 生成、养分氧化、ROS 产生，甚至细胞死亡。SIRT3 和活化蛋白激酶 (AMPK) 通路在调节线粒体抗氧化中表现出密切关系。

3.1.1  高糖能够诱导滋养层细胞铁死亡

(a)通过CCK8测定确定细胞活力。

(b) 用铁测定试剂盒测量铁浓度。

3.1.2  高糖能够诱导滋养层细胞铁死亡

（c）通过总谷胱甘肽定量试剂盒测定细胞裂解物中的 GSH 含量。

（d ）用比色法 MDA 检测试剂盒检测 MDA。

3.2.1 SIRT3 在滋养层细胞铁死亡过程中表达增加

（ e ）通过蛋白质印迹分析确定SIRT3蛋白表达。

(a)通过CCK8测定确定细胞活力。

(b) 铁浓度由铁检测试剂盒测量。

(c) 通过总谷胱甘肽定量试剂盒测定细胞裂解物中的 GSH 含量。

(d) 通过比色法 MDA 检测试剂盒检测 MDA。

3.3.2 SIRT3 表达增加促进滋养层细胞铁死亡

(d) 通过比色法 MDA 检测试剂盒检测 MDA。

(e) 用 DCFH - DA 探针检测细胞内 ROS 的产生。

(f)通过CCK8测定确定细胞活力。

3.4.1 SIRT3 表达增加促进自噬激活

(a) 和 beclin1 的蛋白质水平。

(b)、(c)通过 RT - PCR测定 Atg5 和 Atg 12 (d) 的 mRNA 表达水平。

(a) 和 beclin1 的蛋白质水平。 

(b)、(c)通过 RT - PCR测定 Atg5 和 Atg 12 (d) 的 mRNA 表达水平。

(b)氧化还原-活性铁超负荷。

3.6.1抑制 AMPK 可减少SIRT3表达增加促进的铁死亡

(a,b)通过蛋白质印迹分析确定AMPK、p - AMPK、mTOR 和 p - mTOR 的蛋白质水平。

3.6.2抑制 AMPK 可减少SIRT3表达增加促进的铁死亡

(c,d) LC3 - I/II 和 beclin1 的蛋白质水平通过蛋白质印迹分析。

SIRT3的信号通路涉及自噬‐依赖性铁凋亡。SIRT3表达增加在线粒体功能障碍期间通过以下方式促进自噬激活AMPK‐mTOR通路，最终导致铁凋亡在滋养细胞中。红色箭头表示激活，而蓝色箭头符号表示抑制。

本文未做体内实验，在体内是否有相同的机制还需要进一步验证。

高葡萄糖会显着降低滋养层细胞活力并增加滋养细胞中氧化剂的产生，导致人和猪滋养细胞中的铁死亡。

验证了SIRT3对铁死亡的作用， SIRT3介导的自噬被确定为对铁死亡作用的上游机制，通过调节细胞铁稳态和细胞氧化应激减少铁死亡，这也分别基于雷帕霉素的加重作用和氯喹的逆转作用。

阐明了SIRT3通过调节 AMPK/mTOR 通路和 GPX4 水平在自噬和铁死亡中的作用，可调节 AMPK/mTOR 通路促进细胞死亡，包括自噬和铁死亡，同时，SIRT3 的消耗通过增加 GPX4 水平来抑制铁死亡。