褪黑素缓解自噬:绵羊滋养层细胞在缺氧环境中获得条件性适应力

Melatonin mitigates Autophagy: Unlocking Conditional Resilience in Sheep Trophoblast Cells Exposed to a Hypoxic Environment

作者信息Irene Viola, Paolo Accornero, Elisa Quarati, Isabella Manenti, Silvia Miretti, Francisco Canto, José Alfonso Abecia, Paola Toschi
PMID41257373
发布时间2025-11-19
DOI10.1530/RAF-25-0084

实验完整度

研究包含体外细胞模型(原代滋养层细胞)的功能实验(增殖、迁移、凋亡)和机制验证(Western blot、免疫荧光检测自噬标志物),但缺乏体内动物实验验证,实验层级相对单一。

主要模型

绵羊原代滋养层细胞(oTCs) CoCl2诱导的缺氧细胞模型

重点核对

细胞处理条件:250 μM褪黑素、200 μM CoCl2、两者联合处理24小时 细胞培养条件:DMEM-F12培养基,补充10% FBS、2 mM L-谷氨酰胺等,37°C、5% CO2 细胞饥饿处理:处理前MEM培养基饥饿6小时 细胞代数使用:2至8代 实验重复次数:至少三次独立重复,部分检测两次

摘要

褪黑素是支持绵羊妊娠成功的关键分子,尤其是在次优条件下。在人类中,褪黑素也以其抗氧化特性而闻名。此外,最近有报道称,褪黑素在正常与异常滋养层细胞中差异性驱动细胞命运。鉴于这些,我们假设褪黑素是滋养层细胞在妊娠早期克服缺氧环境的潜在伙伴。在此,我们探讨褪黑素对早期滋养层细胞行为的影响及其在CoCl2诱导的缺氧中的潜在缓解作用。在绵羊原代滋养层细胞(oTCs)中,用250μM褪黑素和/或200μM CoCl2处理24小时,研究了细胞功能和自噬调节。首先,褪黑素通过降低缺氧细胞条件下的H2O2水平发挥其抗氧化作用(P < 0.0001)。CoCl2抑制细胞增殖和迁移(P < 0.0001);然而,添加褪黑素部分恢复了oTCs的功能(P < 0.05)。褪黑素介导的细胞保护作用甚至通过调节细胞命运机制,特别是自噬和凋亡来体现。在CoCl2处理的细胞中,观察到自噬标志物(BCLN1和LC3BII/LC3BI比值)的蛋白表达增加,同时mTOR磷酸化降低(P < 0.01),而褪黑素共处理后检测到自噬率降低(P < 0.01)。类似地,当同时给药时,褪黑素减弱了CoCl2诱导的凋亡增加(5.5% vs 1.8%,P < 0.01)。这些发现表明,褪黑素促进自噬而非凋亡,表明向细胞生存机制转变。此外,褪黑素在缺氧条件下增强细胞功能,表明胚胎受益于褪黑素,特别是当它被迫在次优环境中生长时。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
褪黑素如何影响绵羊早期滋养层细胞在缺氧环境下的行为和细胞命运?
核心机制
褪黑素通过降低氧化应激(H2O2水平)和调节自噬-凋亡平衡,在缺氧条件下促进细胞存活,具体表现为抑制CoCl2诱导的自噬过度激活和凋亡增加。
主要证据
原代滋养层细胞(oTCs)经CoCl2处理诱导缺氧后,褪黑素共处理减少了H2O2水平(P < 0.0001)、部分恢复增殖和迁移功能(P < 0.05)、降低LC3BII/LC3BI比值(P < 0.01)和凋亡率(5.5% vs 1.8%,P < 0.01)。
研究意义
研究首次探讨褪黑素对绵羊滋养层细胞在缺氧应激下适应反应的作用,提示褪黑素可能成为缓解胎盘功能不足相关妊娠疾病(如子痫前期和胎儿生长受限)的潜在化合物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

剂量依赖性细胞活力测定

确定褪黑素在正常和缺氧条件下对oTCs活力的影响,并选择最佳处理浓度。

采用MTT法,将3000个oTCs接种于96孔板,饥饿6小时后,用不同浓度褪黑素(4 mM, 2 mM, 1 mM, 500 μM, 250 μM, 100 μM)加或不加200 μM CoCl2处理24小时,检测细胞活力。

2

细胞功能检测

评估褪黑素和缺氧对细胞增殖、迁移和孕酮释放的影响。

BrdU掺入实验检测增殖,Transwell迁移实验检测迁移,ELISA检测孕酮释放。

3

抗氧化活性检测

评估褪黑素对缺氧诱导的氧化应激的影响。

使用ROS-Glo H2O2检测试剂盒测量培养基中H2O2水平。

4

自噬和凋亡标志物分析

探索褪黑素对缺氧条件下自噬和凋亡的调节作用。

Western blot检测mTOR、pmTOR、BCLN1、LC3B蛋白表达,免疫荧光检测LC3B,TUNEL检测凋亡。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

细胞活力检测
激素分泌检测
氧化应激检测
基因表达分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基,DMEM/F12Gibco21331020
基础必需培养基,MEMSigmaM4655
青霉素-链霉素Gibco15140122
胎牛血清Gibco10270106
L-谷氨酰胺SigmaG7513
非必需氨基酸Gibco11140035
胰岛素SigmaI9278
二甲基亚砜SigmaD2650
褪黑素SigmaM5250
小鼠抗α-微管蛋白抗体SigmaT5168
兔抗mTOR抗体Cell Signaling2983
兔抗磷酸化mTOR抗体Cell Signaling5536
小鼠抗BCLN1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-48341
兔抗LC3B抗体Invitrogen46286
小鼠抗褪黑素受体抗体Santa Cruz Biotechnology398788
兔抗GLUT1抗体Novus Biologicals120-1539
DAPIThermo Scientific--
Alexa Fluor 488山羊抗兔二抗InvitrogenA11034
HRP标记二抗Thermo Fisher Scientific--
5-溴-2'-脱氧尿苷Sigma19160
抗BrdU抗体SigmaB2531
脱氧核糖核酸酶IRoche11284932001
CyQUANT MTT细胞增殖检测试剂盒InvitrogenV13154
ApopTag®荧光原位凋亡检测试剂盒MilliporeS7110
ROS-Glo H2O2检测试剂盒PromegaG8220
孕酮ELISA试剂盒DRG Diagnostics GmbH--
DC蛋白定量试剂盒Bio-Rad Laboratories--
Clarity Western ECL底物Bio-Rad Laboratories--
Nunc Lab-Tek II腔室玻片系统Thermo Scientific--
Transwell小室Costar3422
Leica AF6000 LX荧光显微镜Leica Microsystems--
Leica SP8共聚焦荧光显微镜Leica Microsystems--
Bio-Rad Model 680酶标仪Bio-Rad--
Victor 3多标记微孔板检测仪PerkinElmer--
SpeedVac Plus浓缩仪Thermo SavantSC110A-115
Amersham Protran Premium膜Cytiva--
CL-XPosure胶片Thermo Fisher Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与处理
细胞系:绵羊原代滋养层细胞(oTCs);培养条件:DMEM-F12培养基,10% FBS,2 mM L-谷氨酰胺,1 mM丙酮酸钠,0.1 mM非必需氨基酸,4 μg/mL胰岛素;处理:250 μM褪黑素(MEL)、200 μM CoCl2、两者联合,处理24小时;细胞饥饿:MEM预处理6小时;细胞代数:2-8代。
阅读提示:Methods - Cell culture and treatments
细胞活力检测(MTT)
细胞数:3000个/孔;处理浓度:褪黑素 4、2、1、0.5、0.25、0.1 mM,加或不加200 μM CoCl2;处理时间:24小时;检测:MTT试剂盒,570 nm,参考630 nm。
阅读提示:Methods - MTT assay
功能实验
增殖:BrdU实验,25,000细胞/孔,处理24小时,BrdU标记;迁移:Transwell,50,000细胞/孔,处理12小时;孕酮:ELISA,培养基收集和处理条件。
阅读提示:Methods - Proliferation assay, Migration assay, Progesterone release
氧化应激检测
细胞数:3000个/孔;H2O2检测试剂盒:ROS-Glo,处理时间:24小时;重复数:八次。
阅读提示:Methods - Antioxidant activity
自噬和凋亡分析
Western blot:蛋白提取、抗体(mTOR, pmTOR, BCLN1, LC3B)及稀释比例;免疫荧光:LC3B抗体、DAPI;TUNEL:凋亡检测试剂盒。
阅读提示:Methods - Western blot, Immunofluorescence, Apoptosis assay