探討藥物YC-1在視網膜細胞存活與泡沫細胞形成的作用

生物體內由於缺乏氧氣供應會造成缺氧的發生，並且引起許多細胞層級的反應去因應氧氣濃度的改變，例如缺氧會導致視網膜神經節細胞的死亡與誘發巨噬細胞形成充滿脂質堆積的泡沫細胞。在缺氧環境中，HIF-1alpha是其中一個主要調節者去調控與細胞存活或是代謝相關的特定基因表現。已知抗癌藥物YC-1可以增加細胞內cGMP的量並抑制HIF-1alpha蛋白質的表現。本篇研究的目的即是想探討YC-1這種藥物對於視網膜細胞存活以及泡沫細胞形成的作用。
由於視網膜感光細胞株661W(又被稱為RGC-5)受到HIF-1alpha的刺激劑CoCl2處理後會誘發HIF-1alpha表現並造成細胞死亡，我們因此假設藥物YC-1會透過抑制HIF-1alpha而影響正常661W的細胞存活。根據免疫轉漬的結果顯示，濃度20 microM的YC-1處理4小時後確實會降低正常情況下661W中HIF-1alpha蛋白質表現。MTT細胞存活率分析的結果顯示，在正常環境中濃度20 microM的YC-1處理24小時後可以降低約25%細胞存活率。但是LIVE/DEAD細胞存活率分析的結果顯示在正常環境下YC-1並不會造成661W細胞死亡，而我們透過高內涵篩選技術去偵測細胞核中細胞增生指標物Ki-67的表現，發現YC-1是透過抑制細胞增生來降低細胞存活率。上述實驗結果證實在一般正常氧氣供應的情況下，YC-1確實會抑制HIF-alpha並且阻礙661W的細胞增生。
我們根據免疫轉漬的結果更進一步發現，濃度20 microM的YC-1處理2小時可以抑制200 microM CoCl2刺激下661W細胞中的HIF-1alpha蛋白質表現。MTT細胞存活率分析的結果顯示，在CoCl2模擬的缺氧情況與0.5%低氧環境中，濃度20 microM的YC-1處理24小時各降低約50%與25%的細胞存活率。高內涵篩選技術的數據則顯示，在CoCl2模擬的缺氧環境下，YC-1可以降低661W細胞核中細胞增生指標物Ki-67的表現。然而，流式細胞儀的結果顯示YC-1會在CoCl2模擬的缺氧環境下造成細胞凋亡與死亡，而透過定量反轉錄聚合酶連鎖反應可以發現腫瘤抑制蛋白p53的基因轉錄增加。我們的發現指出在缺氧環境下，YC-1會抑制CoCl2所刺激HIF-1alpha的表現，除了造成細胞增生停滯，還會誘發視網膜細胞凋亡與死亡，並且增加p53基因的表現。
此外，在總共640種美國藥物食品管理局核可的藥物中，我們利用高效能篩選系統與LIVE/DEAD細胞存活率分析試劑，評估何種藥物可以降低缺氧環境造成的細胞死亡。我們的實驗結果顯示在CoCl2模擬的缺氧環境中，statin類藥物應是所有藥物中保護效果最佳的藥物，而且還會導致661W轉變成類似神經細胞的型態。利用高內涵篩選技術去偵測神經細胞指標物MAP2的免疫細胞化學染色，所得到的數據更進一步顯示出在0.5%氧氣的缺氧環境中，fluvastatin、mevastatin和simvastatin可以誘發661W分化成神經細胞，而且與單獨接受缺氧處理的細胞相比可增加約2倍的神經突起總長。我們的發現證實在缺氧環境下statins不但具有神經保護作用，還可以誘導661W分化成神經細胞。
另一方面，我們想要探討YC-1在小鼠的巨噬細胞株RAW 264.7中對於泡沫細胞形成的影響。Oil red O染色的結果顯示濃度20 microM的YC-1處理24小時可以增加巨噬細胞中的脂肪滴形成。利用高內涵篩選技術結合AdipoRedTM染色的結果顯示，與對照組相比YC-1會增加巨噬細胞內約30%的總脂質含量。我們的結果也指出YC-1可以增強氧化型低密度脂蛋白所誘發的泡沫細胞形成。透過oil red O染色，我們的初步結果顯示cGMP類似物8-br-cGMP可以增促進巨噬細胞形成脂肪滴和泡沫細胞，而PKG活化的抑制劑KT5823則可以降低YC-1所誘發的脂肪堆積。根據上述結果，我們推測YC-1可能是透過cGMP相關的途徑促進泡沫細胞形成。
總結我們的研究發現，YC-1可以抑制HIF-1alpha的表現繼而造成正常或缺氧情況下視網膜細胞的凋亡或是增生被抑制，而只有在缺氧狀態下YC-1才會促進細胞死亡。我們也發現statin可以保護缺氧所誘發的視網膜細胞死亡。在巨噬細胞中，我們的結果證實YC-1會誘發細胞形態轉變形成富含脂肪滴的泡沫細胞。