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目的:使用人脐带间充质干细胞来源的外泌体(human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes,huc MSC-Ex)干预小鼠IBD相关的纤维化模型,观察huc MSC-Ex在IBD相关的肠纤维化中的作用。通过建立huc MSC-Ex干预转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)诱导的成纤维细胞的体外细胞模型,观察huc MSC-Ex在成纤维细胞增殖、迁移和活化中的作用。深入研究确定huc MSC-Ex通过减少肠成纤维细胞中的ERK磷酸化抑制IBD相关的纤维化发生。方法:(1)从新生儿脐带中分离出人脐带来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs);使用纳米颗粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)分析粒子半径;超速离心法提取外泌体;观察透射电镜下huc MSC-Ex形态;提取外泌体蛋白,通过蛋白质印迹实验(Western blot)检测外泌体蛋白标志物。(2)随机选择6~8周雌性C57BL/6小鼠分成三组:NC组、葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium,DSS)组和huc MSC-Ex组。DSS组分别实验的第1、4、7周开始给予2%DSS水,持续7天;在第3天开始,每隔7天给予huc MSC-Ex组huc MSC-Ex干预;实验过程中记录小鼠体重变化和粪便性状;处死小鼠,取小鼠的结肠组织,排空肠内粪便,称量结肠重量、测量结肠长度;提取小鼠结肠组织蛋白,进行Western blot实验,检测小鼠结肠组织中TGF-β、α-SMA、CollagenⅠ、CollagenⅢ和Fibronectin的表达水平;提取小鼠结肠RNA进行逆转录聚合酶链反应(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR);实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,q RT-PCR)实验,检测小鼠结肠组织中TGF-β、α-SMA、FN1、COL1A1和COL3A1的表达水平;取小鼠结肠制作石蜡切片,对切片进行苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,H-E)染色、Masson染色和Sirius Red染色,镜下观察记录染色效果;取切片进行免疫组织化学(immunochemistry,IHC)实验,观察α-SMA和Fibronectin在结肠组织中的表达水平。(3)体外培养人结肠成纤维细胞CCD-18Co,使用细胞因子TGF-β诱导细胞增殖、活化,使用huc MSC-Ex进行干预;共分为三组,分别为:NC组、TGF-β组、huc MSC-Ex组;进行CCK8实验和细胞克隆实验;细胞培养48小时后,提取蛋白,检测增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表达水平;进行Transwell迁移实验,18小时后镜下观察细胞迁移情况;细胞培养48小时后,提取蛋白,Western blot实验检测纤维化相关指标(α-SMA、CollagenⅠ、CollagenⅢ和Fibronectin)在细胞中的表达;细胞培养24、48或72小时后,提取RNA,进行RT-PCR和q RT-PCR实验,检测纤维化相关基因(α-SMA、FN1、COL1A1和COL3A1)在细胞中的表达水平。(4)检测DSS诱导的小鼠IBD相关纤维化模型中结肠ERK的表达,同时检测TGF-β诱导的肠成纤维细胞中ERK的表达;使用ERK抑制剂抑制PD98059抑制成纤维细胞中的ERK磷酸化;处理48小时后,提取蛋白,进行Western blot实验,检测PD98059处理后细胞t-ERK、p-ERK的表达水平,同时检测处理后细胞α-SMA、CollagenⅠ、CollagenⅢ和Fibronectin的表达水平。结果:(1)分离出huc MSC-Ex,NTA结果显示直径在50~150nm;透射电镜下发现外泌体典型形态;外泌体具有CD9、CD81和HSP70蛋白。(2)成功构建DSS诱导的小鼠模型;小鼠体重显示,NC组体重持续上升,DSS体重总体呈现下降趋势,DAI评分升高,huc MSC-Ex干预后缓解体重下降,DAI评分下降;DSS组结肠长度变短,结肠重量/长度比值增加,huc MSC-Ex处理后结肠长度有所恢复,重量/长度比值降低;结肠组织切片H-E染色结果表明,DSS组结肠壁增厚,huc MSC-Ex有效抑制了结肠壁厚度的增加;Masson染色、Sirius Red染色结果均显示,DSS组胶原蛋白沉积增加,huc MSC-Ex处理后胶原蛋白的增加有所抑制;结肠组织蛋白Western blot结果显示,DSS组小鼠结肠Fibronectin、CollagenⅠ、CollagenⅢ、TGF-β、α-SMA表达升高,huc MSC-Ex处理后表达水平下降;提取结肠RNA,q RT-PCR结果显示DSS组TGF-β、α-SMA、COL1A1、COL3A1、FN1表达增加,而huc MSC-Ex处理后表达下降。石蜡切片IHC结果显示DSS结肠中Fibronectin表达明显上升,huc MSC-Ex处理后下降。(3)体外使用TGF-β诱导人结肠成纤维细胞增殖;24、48小时CCK8实验结果显示,肠成纤维细胞在TGF-β刺激下增殖活跃,huc MSC-Ex干预后抑制了增殖;细胞克隆实验结果显示,TGF-β处理14天后,结晶紫染色部分增加,细胞增殖能力增强,huc MSC-Ex干预后减弱;细胞培养48小时后,提取蛋白,TGF-β组PCNA表达升高,huc MSC-Ex组表达相对减弱。18小时Transwell迁移实验结果表明,TGF-β诱导后,成纤维细胞迁移能力增强,huc MSC-Ex干预后迁移能力减弱。(4)TGF-β诱导肠成纤维细胞活化;细胞培养48小时,Western blot结果表明,α-SMA表达增加,huc MSC-Ex处理后;Fibronectin和CollagenⅠ的表达在TGF-β刺激后增加,huc MSC-Ex干预后有所降低,TGF-β组的CollagenⅢ表达在48小时表达上升,经huc MSC-Ex干预后继续表达上升;q RT-PCR结果显示,细胞培养48小时后,TGF-β组α-SMA和Fibronectin基因表达上升而huc MSC-Ex干预组表达相对下降;TGF-β组的CollagenⅠ和CollagenⅢ基因表达上升,huc MSC-Ex干预后继续上升;细胞培养24小时,q RT-PCR实验结果显示,TGF-β处理组的CollagenⅠ表达上升,huc MSC-Ex干预后表达明显下降;细胞培养72小时,CollagenⅢ表达在huc MSC-Ex干预后明显下降;细胞培养48小时,荧光实验结果表明α-SMA和Fibronectin的表达在huc MSC-Ex处理后有所下降。(5)小鼠结肠组织蛋白进行Western blot实验,DSS组小鼠结肠组织p-ERK/t-ERK比值增加,huc MSC-Ex干预后p-ERK/t-ERK比值下降;取TGF-β培养48小时后的细胞蛋白,Western blot结果显示,TGF-β组的p-ERK/t-ERK比值上升,huc MSC-Ex干预后下降;使用ERK抑制剂PD98059抑制人肠成纤维细胞中ERK磷酸化;细胞培养48小时,Western blot实验结果显示,经过ERK抑制剂PD98059处理后的成纤维细胞p-ERK/t-ERK比值较TGF-β组下降;同时经ERK抑制剂PD98059处理后的成纤维细胞α-SMA、Fibronectin和CollagenⅠ表达降低。结论:HucMSC-Ex通过抑制肠成纤维细胞中的ERK磷酸化途径缓解IBD相关的肠纤维化。