AcSDKP对溃疡性结肠炎肠道炎症的影响及调控机制

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背景与目的:溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性、复发性的肠道炎症性疾病,病变主要累及结肠,以黏膜和黏膜下层的持续性炎症为典型病理特征。UC的发病机制尚不明确,可能与遗传易感性、环境因素、肠道菌群紊乱和免疫反应失调之间复杂的相互作用有关。目前临床上可使用的UC治疗药物均有一定的局限性,因此寻找更安全、更有效的新型药物仍然是当务之急。N-乙酰基-丝氨酰-天门冬酰-赖氨酰-脯氨酸(AcSDKP)是一种内源性的小分子化合物,具有抗炎、抗纤维化、促血管生成等多种生物学活性。AcSDKP主要来源于胸腺素β4(Tβ4),经金属蛋白酶meprin-α和脯氨酰内肽酶(PREP)逐级水解产生;由血管紧张素转化酶(ACE)介导降解。大量研究表明,AcSDKP对多种心血管和肾脏疾病具有较强的保护作用。然而,关于AcSDKP在消化道疾病中的功能,仍知之甚少。本研究旨在明确AcSDKP在UC肠道炎症中的作用,期望为UC的治疗提供新思路。方法:临床研究:通过Real-time PCR法和免疫组织化学染色法检测活动期UC患者肠道正常组织和炎症组织中Tβ4、meprin-α、PREP和ACE的表达,以间接分析AcSDKP在UC患者肠道病变部位的含量变化趋势。体外实验:利用10ng/ml的肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激Caco-2细胞建立肠上皮细胞炎症模型,使用不同浓度的AcSDKP进行干预,通过Real-time PCR和Western blot技术检测炎症因子水平和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路、核因子κB(NF-κB)通路信号分子的表达,以探究AcSDKP对体外肠上皮细胞炎症反应的影响。动物实验:采用酶免疫分析法检测PREP基因敲除(PREP-KO)小鼠结肠中的基础AcSDKP含量,以验证PREP缺陷对组织内AcSDKP浓度的影响;采用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导PREP-KO小鼠建立结肠炎模型,通过观察小鼠的体重变化和粪便性状动态评估疾病活动度并测量结肠长度,通过苏木素-伊红染色和免疫组织化学染色法观察结肠损伤程度和炎性细胞浸润程度,通过Real-time PCR和Western blot方法检测结肠炎症因子和相关信号通路分子的表达,以探究PREP基因敲除及AcSDKP含量变化对小鼠肠道炎症的影响;运用微型胶囊泵持续向野生型小鼠腹腔内输入外源性AcSDKP(1600μg/kg/day)以提高小鼠结肠内AcSDKP水平,通过DSS诱导的结肠炎模型,进一步明确AcSDKP在小鼠结肠炎中扮演的角色。结果:1.活动期UC患者肠道内AcSDKP前体分子和相关蛋白酶的表达与正常组织相比,活动期UC患者肠道炎症组织中Tβ4和meprin-α的表达水平明显降低,而PREP和ACE在正常组织和炎症组织中的表达无明显差异,提示AcSDKP在UC患者肠道炎症部位的水平可能下降。2.AcSDKP对TNF-α诱导的Caco-2细胞炎症反应的影响在TNF-α诱导的Caco-2细胞炎症模型中,AcSDKP可以显著降低细胞因子MCP-1、IL-8、TNF-α和IL-6的表达,并且抑制MEK和ERK的激活,但是不影响JNK、p38、IKKα/β和p65的磷酸化,提示AcSDKP可能部分通过阻遏MEKERK通路的活化而抑制Caco-2细胞的炎症反应。3.AcSDKP对DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎及肠内炎症环境的影响PREP敲除显著降低了小鼠结肠内基础AcSDKP含量,表明PREP确实在AcSDKP的产生过程中发挥了重要作用。与野生型(WT)小鼠相比,PREP-KO小鼠在DSS诱导后体重下降较明显、DAI评分较高、结肠长度较短,组织结构破坏较严重,肠道内炎症因子表达较高、炎性细胞浸润较重以及MEK-ERK通路激活较显著,均提示PREP敲除加重了小鼠的结肠炎。而同在WT小鼠中,AcSDKP治疗的DSS小鼠结肠炎症状较轻,结肠组织损伤较少,肠道炎症反应较弱,证明AcSDKP在肠道中具有抗炎作用。结论:UC患者肠道炎症组织中Tβ4和meprin-α表达降低;AcSDKP抑制TNF-α诱导的肠上皮细胞炎症反应,具有体外抗炎作用;PREP敲除促进小鼠结肠炎的发展,可能与结肠内AcSDKP处于低水平有关;反之,AcSDKP治疗可以改善小鼠结肠炎,具有肠道保护作用。
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