基本信息
主题:NMT发现NO促Pb吸收并诱导Ca2+流紊乱 为NO增强Pb毒性的机制研究提供证据
期刊:Plants
影响因子:2.632(2019年)
研究使用平台:NMT重金属创新平台
标题:Nitric Oxide Enhances Cytotoxicity of Lead by Modulating the Generation of Reactive Oxygen Species and Is Involved in the Regulation of Pb2+ and Ca2+ Fluxes in Tobacco BY-2 Cells
作者:北京林业大学荆艳萍、武佳叶、张越
检测离子/分子指标
Pb2+、Ca2+
检测样品
4日龄BY-2细胞
铅是已知对动植物都有毒害作用的重金属。据报道,一氧化氮(NO)参与植物对不同重金属胁迫的响应。本研究分析了外源和内源NO在铅诱导烟草BY-2细胞毒性中的作用,使用非损伤微测技术(NMT)重点研究了NO在活性氧(ROS)生成以及Pb2+和Ca2+流速中的作用。Pb处理诱导BY-2细胞死亡并迅速产生NO和ROS,而NO爆发发生早于ROS积累。2-4-carboxyphenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide(cPTIO)消除NO导致ROS减少,硝普钠(SNP)补充NO导致ROS积累增加。此外,外源NO的加入刺激了Pb2+的内流,从而促进了细胞对Pb的吸收,加重了Pb对细胞的毒性,而去除内源性NO则产生了相反的作用。此外,研究还发现,外源性和内源性NO均增强Pb诱导的Ca2+外排和钙稳态紊乱。这些结果表明,外源和内源性NO通过促进Pb2+的内流和积累,干扰钙稳态,在Pb胁迫诱导的BY-2细胞死亡中发挥重要的调节作用。
离子/分子流实验处理
1、250 μM Pb(NO3)2处理BY-2细胞10 h
2、250 μM Pb(NO3)2+0.5 μM SNP处理BY-2细胞10 h
3、250 μM Pb(NO3)2+100 μM cPTIO处理BY-2细胞10 h
4、0.5 μM SNP、100 μM cPTIO实时处理
本研究用250 μM Pb (NO3)2处理4日龄烟草BY-2细胞,立即用NMT测定Pb2+流速。250 μM Pb (NO3)2处理后,Pb2+内流速率恒定,平均值为70.40±2.70 pmol cm-2·s-1(图1A)。添加0.5 μM SNP后,Pb2+内流显著增加,达到160.56±32.83 pmol cm-2·s-1,显著增加128.06%。与单独Pb处理相比,100 μM cPTIO处理显著抑制了Pb2+的内流,甚至出现6.75±0.85 pmol cm-2·s-1的Pb2+净外排(图1A, B)。这些结果表明,在短时间内,SNP或cPTIO的存在显著改变了Pb (NO3)2处理下的的Pb2+流速。
图1. Pb胁迫下施用SNP和cPTIO前后NO对烟草BY-2细胞Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。
图2. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Pb2+流速的影响。正值代表Pb2+外排,负值代表Pb2+内流。
图3. 不同处理10 h后NO对烟草BY-2细胞中Ca2+流速的影响。正值代表Ca2+外排,负值代表Ca2+内流。
如图4所示,Pb胁迫诱导了Pb2+的内流以及ROS和NO的产生。Pb胁迫诱导的外源和内源NO作用于ROS上游,促进烟草BY-2细胞内ROS的积累和随后的细胞死亡。外源NO和内源NO均能增强烟草BY-2细胞对Pb的毒性,其机制可能与NO能刺激Pb2+内流,从而促进Pb的吸收,加重Pb诱导的BY-2细胞Ca2+稳态失调有关。这些发现会使大家对植物细胞中NO潜在的Pb细胞毒性机制有了更好的认识。
测试液
Pb2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.25 mM Pb(NO3)2, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8
Ca2+:0.1 mM KCl, 0.05 mM CaCl2, 0.05 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 3% sucrose, pH 5.8
仪器采购信息
据中关村NMT产业联盟了解,北京地区的北京林业大学于2009年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统
关键词:NO;Pb2+;流速;稳态;Ca2+;烟草BY-2细胞
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