0551-69105010
近期，中科院合肥研究院技術(shù)生物所黃青研究員課題組利用利用拉曼光譜技術(shù)和光譜成像方法，觀察低溫等離子體誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激下的應(yīng)用假絲酵母細(xì)胞中生物分子氧化還原狀態(tài)變化，由此探索氧化應(yīng)激下細(xì)胞不同的死亡模式。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際分析化學(xué)專業(yè)期刊Analyst。
低溫等離子體是一種可以對(duì)生物體進(jìn)行局部定點(diǎn)施加氧化脅迫的有效工具，通過放電產(chǎn)生離子和電磁輻射，為生物體內(nèi)提供獨(dú)特的微環(huán)境。通過調(diào)節(jié)活性氧(ROS)、活性氮(RNS)水平，活性成分與細(xì)胞和組織發(fā)生作用，可導(dǎo)致豐富的生物學(xué)效應(yīng)，引起細(xì)胞凋亡、壞死和程序性壞死等不同的死亡模式，這一過程近年來成為物理生物學(xué)交叉研究熱點(diǎn)。
在該研究中，研究人員首先證實(shí)低溫等離子體可以誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)產(chǎn)朊假絲酵母的氧化應(yīng)激，并利用拉曼光譜觀測到低溫等離子體誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激下酵母細(xì)胞內(nèi)氧化還原態(tài)細(xì)胞色素c拉曼特征峰的變化（如圖1所示），并通過Western Blot方法驗(yàn)證了低溫等離子體導(dǎo)致酵母線粒體中細(xì)胞色素c向細(xì)胞質(zhì)釋放，表明低溫等離子體導(dǎo)致酵母細(xì)胞體內(nèi)線粒體細(xì)胞色素c的釋放和氧化還原狀態(tài)發(fā)生了改變。
細(xì)胞體內(nèi)細(xì)胞色素c的狀態(tài)決定了細(xì)胞的命運(yùn)。研究人員進(jìn)一步通過Annexin V/PI流式分析發(fā)現(xiàn)等離子體誘導(dǎo)酵母細(xì)胞的死亡方式主要是繼發(fā)性壞死（Secondary Necrosis）。通過免疫熒光和免疫共沉淀方法驗(yàn)證了程序性壞死典型特征的HMGB1的核釋放和RIP1/RIP3壞死體形成。此外，他們還通過流式細(xì)胞分析了程序性壞死過程中會(huì)發(fā)生的一些生化指標(biāo)結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫等離子體誘導(dǎo)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)Ca2+ ，線粒體ROS增加和線粒體膜電位降低，表明酵母細(xì)胞體內(nèi)線粒體受到了損傷。利用合肥同步輻射光源軟X射線納米CT技術(shù)（soft X-ray Nano-CT technique），對(duì)酵母細(xì)胞及其體內(nèi)細(xì)胞器進(jìn)行三維重構(gòu)，確實(shí)觀察到等離子體氧化脅迫導(dǎo)致酵母體內(nèi)線粒體和液泡發(fā)生損傷，證實(shí)了通過線粒體損傷而發(fā)生的程序性壞死的過程。
該研究表明，利用低溫等離子體可以誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激效應(yīng)；利用拉曼光譜可以觀測氧化脅迫導(dǎo)致的細(xì)胞死亡過程與模式；在一定的條件下，氧化脅迫可以導(dǎo)致細(xì)胞程序性壞死過程。
該研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助，部分實(shí)驗(yàn)與中科大合作完成，其中軟X射線納米CT成像實(shí)驗(yàn)得到中科大合肥國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室技術(shù)支持。酵母細(xì)胞低溫等離子體處理、拉曼光譜觀測實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)圖，以及拉曼光譜成像、酵母細(xì)胞的平均拉曼光譜及氧化態(tài)和還原態(tài)細(xì)胞色素c的拉曼光譜分析結(jié)果低溫等離子體誘導(dǎo)酵母細(xì)胞氧化應(yīng)激，拉曼光譜觀測細(xì)胞色素c狀態(tài)，以及伴隨線粒體損傷而發(fā)生細(xì)胞發(fā)生程序性壞死過程。
該研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助，部分實(shí)驗(yàn)與中科大合作完成，其中軟X射線納米CT成像實(shí)驗(yàn)得到中科大合肥國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室技術(shù)支持。
酵母細(xì)胞低溫等離子體處理、拉曼光譜觀測實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)圖，以及拉曼光譜成像、酵母細(xì)胞的平均拉曼光譜及氧化態(tài)和還原態(tài)細(xì)胞色素c的拉曼光譜分析結(jié)果
低溫等離子體誘導(dǎo)酵母細(xì)胞氧化應(yīng)激，拉曼光譜觀測細(xì)胞色素c狀態(tài)，以及伴隨線粒體損傷而發(fā)生細(xì)胞發(fā)生程序性壞死過程
