烟草烟雾暴露通过TNF-α/Caspase-3/GSDME通路介导细胞焦亡促进骨骼肌萎缩

作     者：谭玉芬 熊国林 叶园园 黄翠碧 韦鑫燕 李杰 黄丽华 宾雁飞 

作者机构：广西医科大学第二附属医院呼吸与危重症医学科 广西医科大学公共卫生学院 

出 版 物：《中国呼吸与危重监护杂志》 (Chinese Journal of Respiratory and Critical Care Medicine)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：710-718页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

基　　金：广西自然科学基金(NO.2023GXNSFAA026303) 广西科技计划项目(桂科AD22035221) 广西医科大学第二附属医院院内国家自然科学基金培育项目(NO.GJPY2023010) 

主　　题：烟草烟雾 慢性阻塞性肺疾病 骨骼肌萎缩与功能障碍 半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3 Gasdermin-E 焦亡 

摘      要：目的 探讨半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Caspase-3)/Gasdermin-E (GSDME)介导的细胞焦亡在烟草烟雾（CS）暴露诱导的骨骼肌萎缩中的作用。方法 将C57BL/6小鼠暴露于烟草烟雾24周，构建肺气肿小鼠模型。HE染色观察腓肠肌组织的形态学变化；免疫组化检测腓肠肌中焦亡相关蛋白表达。用烟草烟雾提取物（CSE）处理C2C12小鼠骨骼肌细胞，建立体外骨骼肌萎缩模型。进一步采用Caspase-3抑制剂Z-DEVD-FMK和GSDME抑制剂Dimethyl fumarate(DMF)处理C2C12细胞。观察抑制Caspase-3/GSDME后对CSE诱导的骨骼肌萎缩的影响。用肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激骨骼肌细胞，观察TNF-α对Caspase-3/GSDME蛋白表达和肌管的影响。Western blot用于测定Caspase-3和GSDME蛋白的表达水平；Hoechst33342/Propidium Iodide(PI)双染色检测PI阳性细胞率；乳酸脱氢酶（LDH）释放实验检测C2C12细胞的LDH释放量；免疫荧光检测C2C12肌管直径变化。结果 CS诱导小鼠腓肠肌萎缩的同时伴随着GSDME介导的焦亡增强（P0.05）。体外实验结果表明，与对照组相比，CSE组C2C12细胞cleaved-caspase-3、GSDME-N的蛋白表达显著增高，PI阳性率和LDH释放率增加，肌管直径减小（P0.05）。分别抑制Caspase-3和GSDME均可明显改善CSE诱导的骨骼肌细胞焦亡和肌管萎缩（P0.05）。TNF-α促进肌管萎缩和骨骼肌细胞cleaved-caspase-3、GSDME-N蛋白的表达。结论 CS可以通过TNF-α激活caspase-3/GSDME通路介导的焦亡，促进骨骼肌萎缩。