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GSDMD通过激活caspase-9-caspase-3凋亡信号通路参与脓毒症相关获得性衰弱

         
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目的:探讨gasdermin D(GSDMD)-胱天蛋白酶9(caspase-9)-caspase-3在脓毒症相关获得性衰弱发生发展中的机制。方法:诱导C2C12小鼠成肌细胞分化为肌管,设置3个组:control组,加入与脂多糖(LPS)组等体积的无菌磷酸盐缓冲液(PBS);LPS组:加入LPS,使LPS在培养液中的终浓度为1 mg/L,干预12 h;LPS+腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)组:加入LPS,使LPS在培养液中的终浓度为1 mg/L,干预12 h后加入ATP,使ATP在培养液中的终浓度为5 mmol/L,干预0.5 h。光镜观察肌管形态;Western blotting检测肌球蛋白重链(MHC)、成肌蛋白(myogenin)、caspase-1、caspase-11、GSDMD、caspase-9、cleaved caspase-9、caspase-3、cleaved caspase-3、肌肉环指蛋白1(MuRF-1)和atrogin-1蛋白水平;腺病毒转染敲减GSDMD;TUNEL染色检测细胞凋亡情况;碘化丙啶(PI)染色观察细胞损伤情况;JC-1染色检测线粒体膜电位。结果:诱导5~7 d后,光镜观察到细胞由多角形分化为管状;Western blotting结果显示,与成肌细胞相比,肌管中肌管标志蛋白MHC和myogenin表达显著升高,证明肌管诱导成功。Western blotting结果显示,与control组比较,LPS组和LPS+ATP组caspase-1、caspase-11、GSDMD、caspase-9、cleaved caspase-9、caspase-3、cleaved caspase-3、MuRF-1和atrogin-1蛋白水平均显著升高;与si-NC+LPS组比较,si-GSDMD+LPS组caspase9、cleaved caspase-9、caspase-3、cleaved caspase-3、MuRF-1和atrogin-1蛋白水平显著降低;与si-NC+LPS+ATP组比较,si-GSDMD+LPS+ATP组caspase-9、cleaved caspase-9、caspase-3、cleaved caspase-3、MuRF-1和atrogin-1蛋白水平显著降低。Western blotting结果显示,与control组比较,si-NC组GSDMD表达无显著差异,si-GSDMD组GSDMD表达显著降低,说明腺病毒转染敲减肌管GSDMD表达成功。TUNEL染色结果显示,与control组比较,LPS组和LPS+ATP组细胞凋亡水平均显著升高;与si-NC+LPS组比较,si-GSDMD+LPS组细胞凋亡水平显著降低;与si-NC+LPS+ATP组比较,si-GSDMD+LPS+ATP组细胞凋亡水平显著降低。PI染色结果显示,与control组比较,LPS组和LPS+ATP组的PI阳性细胞比例均显著上升。JC-1染色结果显示,与control组比较,LPS组和LPS+ATP组JC-单体比例均显著升高;与si-NC+LPS组比较,si-GSDMD+LPS组JC-单体比例显著降低;与si-NC+LPS+ATP组比较,si-GSDMD+LPS+ATP组JC-单体比例显著降低。结论:GSDMD-caspase-9-caspase-3信号通路可能参与脓毒症相关肌萎缩的发生发展。

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