内质网应激诱导的自噬对新生大鼠坏死性小肠结肠炎的影响.pdf
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1、论着J Med Res,February 2024,Vol.53 No.2内质网应激诱导的自噬对新生大鼠坏死性小肠结肠炎的影响王丽红杨晓丽有李静摘要目的探讨抑制内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)诱导的自噬对新生大鼠坏死性小肠结肠炎(necrotiz-ing enterocolitis,NEC)的影响。方法首先建立新生大鼠NEC 模型,然后从中分离提取出肠上皮细胞,分为对照组、抑制组、诱导组。对照组正常培养,抑制组加4-苯基丁酸,诱导组加衣霉素处理2 4h。采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbentassay,ELIS
2、A)检测各组细胞炎性细胞因子肿瘤坏死因子-(t u mo r n e c r o s i s f a c t o r-,T NF-)、肠脂酸结合蛋白(intestinal fattyacid binding protein,I-FABP)的表达水平;实时荧光定量聚合酶链反应(real-timequantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测各组细胞ERS标志物葡萄糖调节蛋白7 8(glucose regulated protein78,GRP78)、氧调节蛋白150(oxygen-regulated pro-tein150,ORP150)的mR
3、NA表达水平;Westernblot法检测各组细胞自噬相关蛋白LC3I/I、p 6 2 的表达水平。结果与对照组比较,抑制组p62表达明显增高,TNF-、I-FA BP、C RP7 8、O RP150、LC 3I/I 表达显著降低,而诱导组p62表达明显降低,TNF-、I-FA BP、C RP7 8、O RP150、LC 3I/I 表达显著增高,差异均有统计学意义(P0.05)。结论抑制ERS诱导的自噬激活可减轻NEC新生大鼠肠黏膜损伤和炎性反应,改善肠道屏障功能。关键词内质网应激自噬坏死性小肠结肠炎肠上皮细胞作用机制中图分类号R722Effect of Endoplasmic Reticul
4、um Stress-induced Autophagy on Necrotizing Enterocolitis in Neonatal Rats.WANG Lihong,YANG Xiaoli,LI Jing.Shanxi Peoples Hospital,Shanxi 030000,ChinaAbstract Objective To investigate the effect of inhibiting autophagy induced by endoplasmic reticulum stress(ERS)on necrotiz-ing enterocolitis(NEC)in n
5、eonatal rats.Methods First,the NEC model of neonatal rats was established.Then,the intestinal epitheli-al cells were isolated and divided into three groups:control group,inhibition group and induction group.The control group was culturednormally,the inhibition group was added with 4-phenylbutyric ac
6、id,and the induction group was added with tunicamycin for 24hours.Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)was used to detect the expression of the cellular inflammatory cytokines tumor necrosisfactor-(TNF-)and intestinal fatty acid binding protein(I-FABP)in each group.Real-time quantitative polymera
7、se chain reac-tion(RT-qPCR)was used to detect the mRNA expression level of the markers of ERS glucose regulated protein 78(GRP78)and oxy-gen-regulated protein 150(ORP150).Western blot was used to detect the expression of autophagy related proteins LC3 I/I and p62.Results Compared with the control gr
8、oup,the expression of p62 in the inhibition group increased significantly,the expression of TNF-,I-FABP,GRP78,ORP150,LC3 II/I in the inhibition group was significantly decreased,while the expression of p62 in the induc-tion group was significantly decreased,the expressions of TNF-,I-FABP,GRP78,ORP15
9、0,LC3 I/I were significantly increased,and the dfferences were statistically significant(P0.05).Conclusion Inhibition of ERS induced autophagy activation can alleviateintestinal mucosal injury and inflammatory response in neonatal rats with NEC and improve intestinal barrier function.Key words Endop
10、lasmic reticulum stress;Autophagy;Necrotizing enterocolitis;Intestinal epithelial cells;Mechanism of action新生儿坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocoli-tis,NEC)是一种严重的急性肠道炎症性疾病。据报道,其发生率为3%15%11。其中高达50%的患儿基金项目:山西省卫生健康委员会科研课题(2 0 2 0 0 2 4作者单位:0 30 0 0 0 太原,山西医科大学儿科医学系(王丽红);036200太原,山西省人民医院儿科(杨晓丽、李静)通信作者:杨晓丽,电子信
11、箱::106 文献标识码AD0I10.11969/j.issn.1673-548X.2024.02.021需进行手术治疗,且术后发生严重并发症(如脑瘫和认知障碍)的可能性很大2.3。研究发现,该病病死率为18.5%2 8.8%,而且在过去几十年里并没有明显变化4。此外,NEC患儿住院时间更长,治疗费用更高5。因此,探索NEC的发病机制及治疗方法已成为临床研究的重点。NEC有复杂的、多因素的病理生理学,潜在的作用机制尚不明确。Qiao等6 研究显示,内质网应激医学研究杂志2 0 2 4年2 月第53卷第2 期论着(e n d o p la s m ic r e t ic u lu m s t r
12、 e s s,ERS)可诱发肠道炎症,导致肠黏膜屏障破坏,进而诱发多种疾病。大量研究表明,ERS与克罗恩病和溃疡性结肠炎等炎症性肠病及结肠癌的发病机制有关7.8 。Lau等9 研究表明,ERS也可能与急性肠道损伤的发病机制有关。Zhu等10 报道,与肠道炎症密切相关的内质网是NEC发病机制的关键参与者,抑制ERS可改善 NEC大鼠肠道损伤。研究表明,自噬激活发生在NEC肠道组织中,抑制自噬可以对NEC起保护作用1.12 。王国琴等13 研究显示,ERS 和自噬两者之间存在着重要的联系。ERS介导的自噬机制非常复杂,但目前国内外对ERS诱导的自噬和NEC关系研究甚少。本课题组在前期实验中已成功建
13、立新生大鼠NEC模型14。在此基础上,本课题拟从体外细胞实验开展进一步研究:建立新生大鼠NEC模型,分离提取出肠上皮细胞,检测炎性细胞因子、ERS标志物和自噬相关蛋白等的表达,探究抑制ERS诱导的自噬是否对NEC有保护作用,阐明其对NEC作用机制的影响,旨在为NEC的治疗提供实验参考。材料与方法1.实验动物与主要试剂:健康新生清洁级Spra-gueD a w le y(SD)大鼠10 只,雌雄不限,体质量510g,由山西省人民医院动物实验室(实验动物许可证号:SCXK晋2 0 190 0 0 1)提供,按无特定病原体(s p e c ific p a t h o g e n fr e e,SP
14、F)级要求饲养。脂多糖(lip o p o ly s a c c h a r id e,LPS,血清型0 55B55)购自北京Sloarbio公司;衣霉素(tunicamycin,T m,ERS诱导剂)、4-苯基丁酸(4-phenylbutyric acid,4PBA,ERS抑制剂)均购自上海Macklin公司;LC3酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)试剂盒、p62ELISA试剂盒均购自上海酶联生物科技有限公司;反转录试剂盒、实时荧光定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain
15、re-action,RT-qPCR)试剂盒均购自日本TaKaRa公司;BCA蛋白含量检测试剂盒、LC3及p62抗体、羊抗免IgG-HRP均购自江苏凯基生物技术股份有限公司;引物由通用生物(安徽)股份有限公司合成。代乳品配制:雅培婴儿配方奶粉5g,脂肪乳50 ml,蛋白粉8 g,加灭菌水至10 0 ml。2.NEC动物模型的建立:所有动物实验方案均经山西省人民医院动物保护委员会批准伦理学审批号:(2 0 19)省医伦审字第10 5号。通过人工喂养+缺氧+冷刺激+LPS灌胃多因素联合在新生SD大鼠中诱导NEC模型。每天于8:0 0、12:0 0、16:0 0、20:0 0 时人工喂养新生大鼠4次配
16、方奶(起始量为0.15ml,后逐渐增加);每天于8:0 0、2 0:0 0 时进行缺氧应激(暴露于纯氮气6 0 s),然后置于冰箱进行冷暴露(4,10 min);后于每天16:0 0 时经灌胃针注入LPS(10 m g/k g 稀释于配方奶中),连续2 天。空腹12h后以颈椎脱白法处死动物,收集肠组织(回盲部近端2 cm)用于后续实验。3.肠上皮细胞的提取、培养:如汪煜鹏15 所述,先进行试剂配制:细胞洗液:50 ml磷酸盐缓冲液(p h o s p h a t e b u ffe r e d s a lin e,PBS)+0.5m l青霉素(10 0 U/m l)、链霉素(0.1mg/ml)
17、双抗;消化液:15mlDMEM/F12培养基+1.5mg中性蛋白酶(0.1mg/ml)+4.5m g 胶原蛋白酶XI(0.3m g/m l);分散液:1.0 0 g山梨醇+2.5ml胎牛血清+普通DMEM/F12培养基定容至50 ml;完全培养基:5ml胎牛血清+0.5ml青链霉素双抗+0.4mlEGF(2.5g/ml)稀释液+DMEM/F12培养基定容至50ml。参照沈雁等16 的方法,用细胞洗液将获取的肠组织反复冲洗3 5次后将其剪碎,吸取含碎肠组织的溶液到15ml的离心管中。加10 ml的冰PBS溶液,轻柔地吹打,反复几次直至上清液变澄清,16 0 99g离心3min,弃上清。向沉淀中加
18、人适量消化液在37下消化30 min,每隔10 min摇匀1次,静置1min后取上清入15ml离心管中,重复上述操作2 次。向上清液中加10 ml分散液,吹打混匀,16 0 9 9 g离心3min,弃上清。沉淀用分散液重悬,重复5 6 次,直到上清液澄清。加入5ml完全培养基重悬,接种于培养瓶中,放入细胞培养箱(37、5%CO,)进行细胞培养,每2 3天换液1次,当细胞密度达8 0%9 0%后进行后续实验。4.分组及干预方法:取对数生长期的细胞分为3组:对照组(用不含药物的完全培养基孵育)、抑制组(加5mmol/L的4PBA处理细胞)、诱导组(加10g/ml的Tm处理细胞),均处理2 4h6。
19、5.ELISA检测炎性细胞因子:将待测样本室温放置2 0 min,于各反应孔中依次加入标准品和样本50l,每孔加人酶标试剂10 0 l,空白孔除外。用封板膜封板后振荡、混匀后置37 温育6 0 min。每孔加洗涤液人工洗涤5次,后加人50 l显色剂A、B,轻轻震荡混匀,37 避光显色15min,加终止液50 l终止反应。以空白孔调零,采用酶标仪记录450 nm波长.107J Med Res,February 2024,Vol.53 No.2论着处各孔的吸光度(A)值,绘制标准曲线并计算出各组样本肿瘤坏死因子(t u m o r n e c r o s i s f a c t o r,TNF-)
20、、肠脂酸结合蛋白(intestinalfattyacid bind-ing protein,I-FABP)的质量浓度。6.RT-qPCR检测ERS标志物:利用Trizol试剂从培养的肠上皮细胞中分离总mRNA。然后,通过反转录试剂盒将提取的RNA合成为互补DNA。取cD-NA以-actin为内参进行RT-qPCR检测,运用RT-qPCR仪参照试剂盒说明书设置程序:95变性10min,然后9 5变性15s,60退火2 0 s,72延伸2 8个循环40 s。完成循环步骤后,7 2 再延伸5min。采用2-CT法计算葡萄糖调节蛋白7 8(glucoseregula-ted protein78,GRP
21、78)、氧调节蛋白150(oxygen-reg-ulated protein150,ORP150)相对基因表达量。基因名称上游引物:AGGTTGTCTCCTGTGACTTCAAGAPDH(鼠)下游引物:CTGTTGCTGTAGCCATATTCATTG上游引物:TCGACTTGGGGACCACCTATGRP78下游引物:AGTGAAGGCCACATACGACG上游引物:TCAGCTATGGTGTCTTCCGCORP150下游引物:CACCGTTTGGTAGGTCACGA7.Westernblot法检测自噬相关蛋白:处理后的细胞在含有1%苯甲基磺酰氟(phenylmethanesulfonylfl
22、ouride,PMSF)、10%蛋白酶抑制剂和1%磷酸化抑2.各组肠上皮细胞ERS标志物mRNA比较:RT-qPCR检测结果显示,与对照组比较,抑制组GRP78、O RP150 的mRNA相对表达量明显降低,而诱导组明显增高,差异均有统计学意义(P0.05),详见图2。3.各组肠上皮细胞内自噬相关蛋白比较:West-ernblot法检测结果显示,与对照组比较,抑制组p62:108 制剂的冷RIPA(r a d i o i mmu n o p r e c i p i t a t i o n a s s a y,RIPA裂解液)溶液中裂解30 min,收集蛋白用于后续实验。通过聚氰基丙烯酸正丁酯(
23、bicinchoninic acid,BCA)蛋白试剂盒测定样品的蛋白质浓度。总蛋白样品经10%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodiumdodecyl sulfate-Polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PACE)电泳并转移至聚偏氟乙烯(polyvinyli-dene fluoride,PVDF)膜上。经5%脱脂牛奶室温封闭2h后,把膜与相应的一抗4下孵育过夜。次日,膜经Tris缓冲盐吐温2 0 溶液(tris buffered salinetween2 0,T BST)洗涤3次后,与相应的二抗室温下孵育2 h,TBST洗膜3次。采用成像分析系
24、统扫描获得的印迹,用Gel一Pro32软件进行灰度值分析。通过将条带强度归一化为GAPDH带强度来确定每个通道的LC3/I、p 6 2 蛋白表达水平。表1RT-qPCR引物序列8.统计学方法:应用SPSS27.0统计学软件对引物序列(5-3)数据进行统计分析。计量资料以均数标准差(x s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用LSD法,以P0.05为差异有统计学意义。1.各组肠上皮细胞炎性细胞因子比较:ELISA检测结果显示,与对照组比较,抑制组TNF-、I-FABP水平明显降低,而诱导组的表达水平显著增高,差异均有统计学意义(Prdavd-16040200对照组抑制组诱导组图
25、1各组细胞炎性细胞因子表达比较与对照组比较,*P0.05蛋白水平明显升高,LC3I 蛋白水平显著降低;而诱导组则相反,差异均有统计学意义(P0.05),详见图3、图4。NEC的发病机制极其复杂,其发病与早产、配方奶喂养、肠道微生物菌群失调、炎症、缺氧缺血性损伤等有关,随之引发一系列病理生理变化,最终导致肠结果*100806040*20F0对照组抑制组诱导组讨论医学研究杂志2 0 2 4年2 月第53卷第2 期论着*10r86420LC3 ILC3 IIp62GAPDH对照组抑制组诱导组图3各组细胞自噬相关蛋白条带600F5004003008F*6420对照组抑制组诱导组图2 各组细胞ERS标志
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