文献解读——低氧与山羊颞下颌关节盘细胞研究

文献解读——低氧与山羊颞下颌关节盘细胞研究

文章题目：NAC facilitates energy metabolism transition toward oxidative phosphorylation in hypoxia-inducible goat temporomandibular joint disc cells

NAC 有助于低氧诱导的山羊颞下颌关节盘细胞能量代谢向氧化磷酸化转变

文章出处：Research Square（2022）.https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1737402/v1；中国兰州大学口腔医学院

工作站使用情况：MAWORDE DY-S 低氧工作站

使用气体 浓度：低氧（2% O₂）

摘要：抗氧化剂在椎间盘细胞能量代谢中的作用尚不清楚。在本研究中，作者阐明了抗氧化剂 N -乙酰半胱氨酸(NAC)在缺氧条件下山羊颞下颌(TMJ)关节盘细胞能量代谢中的作用。将分离培养的山羊 TMJ 关节盘细胞按照分组分别暴露于 21% O₂和 2% O₂中。分别检测葡萄糖消耗、乳酸含量、细胞内ATP、ROS、HIF1α、GLUT1、LDHA、PKM2、PGK1 表达。在低氧模型下，NAC 抑制 HIF-1α、GLUT1、LDHA、PKM2、HIF-1α 及 PGK1 mRNA 的表达。显著降低培养上清液乳酸含量和细胞内 ROS；NAC 增加了缺氧条件下山羊颞下颌关节盘细胞的葡萄糖消耗，同时促进了 ATP 的产生。因此推测 NAC 在缺氧条件下会将能量代谢向氧化磷酸化。NAC 将成为 TMJ 椎间盘工程和疾病研究的潜在治疗靶点。

Fig. 5 Schematic illustration of glucose metabolism. The glucose metabolism is mainly divided into oxidative phosphorylation, glycolysis, and the pentose phosphate pathway. The pentose phosphate pathway, without adenosine triphosphate (ATP) production, provides precursors for nucleotide biosynthesis, which includes ribose phosphate and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). Glucose is catalyzed by the action of glycolytic enzymes to produce lactic acid, which has less ATP. Most of the cellular energy supply is provided by oxidative phosphorylation, which is an approach to in which glucose is wholly oxidized through the tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) to produce large amounts of ATP for the body. phosphofructokinase-1 (PFK-1), phosphoglycerate kinase1(PGK1), pyruvate kinase M2 (PKM2), lactate dehydrogenase A (LDHA )

Fig.6 Diagram of the suggested mechanism by which NAC controls the energy metabolism of goat TMJ disc cells under hypoxia. The glycolysis of TMJ disc cells is inhibited under hypoxia. NAC contributes to the transition in energy metabolism toward oxidative phosphorylation by promoting glucose consumption and ATP synthesis and inhibiting glycolysis-related genes

小结：

1、 山羊颞下颌(TMJ)关节盘细胞在低氧（2% O₂）和常氧（21% O₂）条件下培养；

2、抗氧化剂 NAC 促进了缺氧诱导的山羊颞下颌(TMJ)关节盘细胞的增殖；

3、 NAC 在缺氧条件下促进培养上清液葡萄糖消耗，显著降低乳酸的产生。

4、 NAC 能有效消除缺氧诱导细胞内 ROS 的表达，促进细胞内 ATP 的产生；NAC 可抑制 HIF-1α、GLUT1、LDHA、PKM2 mRNA 表达；

5、 综上所述，NAC 作为一种强抗氧化剂，可以有效降低 ROS 含量，促进 TMJ 关节盘细胞在缺氧条件下细胞增殖，降低 HIF-1α和糖酵解关键酶 GLUT1、LDHA、PKM2、PGK1 的乳酸含量和 mRNA 表达，促进 ATP 的产生，促进细胞提供能量。NAC 可有效逆转 ROS 引起的氧化应激损伤，对氧化应激下的 TMJ 盘细胞有保护作用。NAC 可能成为 TMJ 椎间盘疾病和 TMD 的潜在临床治疗靶点。

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