HSP70通过TLRs在十二指肠贾第虫感染肠上皮细胞中发挥的宿主防御作用

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贾第虫是一种有鞭毛的非入侵的原虫,是一种全球性的病原体,宿主范围广泛,包括家畜、野生动物和人类。贾第虫感染会导致腹泻、脂肪泻、恶心、腹痛、呕吐和体重下降。热休克蛋白70(HSP70)是一种重要的抗凋亡蛋白,可以在三个水平上阻止细胞死亡过程:分别在线粒体上游、线粒体和线粒体下游发挥作用。HSP70具有重要的宿主防御作用,不仅能够发挥抗凋亡的作用,而且还能够促进紧密连接蛋白的表达,提高一氧化氮(NO)的释放。有研究证明了HSP70在病原体感染宿主细胞时发挥的重要作用,但贾第虫与肠上皮细胞相互作用时能否上调HSP70的表达以及HSP70在贾第虫与肠上皮细胞中能否发挥作用也尚不清楚。因此,本研究的目的是探讨HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时发挥的作用。本研究首先用贾第虫感染Caco-2和HT-29细胞不同时间点后,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、Western blot(WB)和免疫荧光(IF)评估肠上皮细胞中HSP70的表达情况。结果表明,贾第虫以10:1的比例感染肠上皮细胞后,肠上皮细胞中的HSP70表达水平显著升高。揭示了HSP70在贾第虫与肠上皮细胞相互作用时可能发挥着某种作用。随后探讨了HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时发挥的宿主防御作用。用HSP70抑制剂槲皮素和诱导剂雷公藤红素预处理细胞,通过吖啶橙(AO)/溴化乙锭(EB)(AO/EB)双染检测了细胞凋亡情况,用RT-q PCR、WB检测了CASP8/9/3活化水平,用IF检测了cl-CASP3的活化水平,结果表明HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时能够发挥抗凋亡的作用。除此之外,用CCK8试剂盒检测细胞活性,结果表明,HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时能够增强细胞活性。用RTq PCR和WB法检测肠上皮细胞中紧密连接蛋白ZO-1和Occludin表达水平,结果表明ZO-1和Occludin表达水平随着贾第虫感染时间的增加逐渐下降。槲皮素能够增强贾第虫诱导的ZO-1和Occludin表达水平下降,雷公藤红素能够减缓贾第虫诱导的ZO-1和Occludin表达水平下降,表明HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时能够增强ZO-1和Occludin表达。用CASP3/8抑制剂Q-VD-oph预处理肠上皮细胞,结果表明,Q-VD-oph能减缓贾第虫诱导的ZO-1和Occludin表达水平的下降。表明HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时可能通过抵抗凋亡从而促进紧密连接蛋白的表达。用NO试剂盒检测NO释放量,结果表明HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时能够促进NO的释放。随后进一步探究了HSP70在贾第虫感染期间的抗凋亡机制。用RT-q PCR、WB检测了凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)的表达水平,结果表明贾第虫感染可诱导Caco-2细胞中Apaf-1的表达水平上调,槲皮素能够增强Apaf-1的表达水平上调,雷公藤红素的作用则相反。表明HSP70在贾第虫感染Caco-2细胞时能够通过直接抑制Apaf-1的表达发挥抗内源性凋亡作用。用RT-q PCR、WB检测了Bax和Bcl-2的表达水平,同时检测了Caco-2细胞活性氧(ROS)的水平变化。结果表明贾第虫感染可诱导Caco-2细胞Bax和ROS表达水平的上调,同时下调Bcl-2表达水平。槲皮素预处理能够增强Bax和ROS的表达水平的上调,促进Bcl-2表达水平的下调;雷公藤红素的作用与此相反。除此之外,用ROS抑制剂NAC预处理Caco-2细胞,通过RT-q PCR、WB检测Bax和Bcl-2的表达水平,结果表明,ROS能够促进贾第虫诱导的Bax的表达上调,增强贾第虫诱导的Bcl-2的表达下调。综上所述,可以得出HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时通过抑制ROS的激活从而抑制内源性凋亡的发生。RIP1、c IAP-1、c IAP-2的表达水平通过RT-q PCR、WB检测,结果表明,HSP70在贾第虫感染肠上皮细胞时能够通过增强c IAP-2的表达抑制RIP1的激活,从而抵抗外源性凋亡。随后探究了TLRs(TLR4和TLR2)在贾第虫感染肠上皮细胞时对HSP70表达的影响。通过RT-q PCR、WB和IF检测了在TLR4抑制剂TAK-242预处理肠上皮细胞时HSP70表达水平的变化。结果表明,TAK-242能够减弱贾第虫诱导的HSP70表达量增加,表明激活的TLR4在贾第虫感染肠上皮细胞时能够促进HSP70的表达。用RT-q PCR和WB检测了ZO-1、Occludin、CASP8和CASP9表达水平,结果表明,激活的TLR4在贾第虫感染肠上皮细胞时能够通过HSP70发挥抗凋亡的作用,负调控紧密连接蛋白的表达。通过RTq PCR、WB和IF检测了在TLR2抑制剂TLR2-IN-C29(C-29)预处理细胞时HSP70表达水平的变化,结果表明,C-29能够减弱贾第虫诱导的HSP70表达量增加,表明激活的TLR2在贾第虫感染肠上皮细胞时能够促进HSP70的表达。用RT-q PCR和WB检测了ZO-1、Occludin、CASP3表达水平,同时用NO试剂盒检测了NO的释放量,结果表明,激活的TLR2在贾第虫感染肠上皮细胞时能够促进凋亡的发生,通过HSP70增强紧密连接蛋白的表达,促进NO的释放。本研究首次证明了贾第虫感染肠上皮细胞时HSP70的表达增多,HSP70通过TLR4/2调控凋亡的发生、紧密连接蛋白的表达和NO的释放。揭示了HSP70对抗贾第虫的宿主防御机制。本研究加深了我们对贾第虫感染的宿主防御机制及贾第虫致病机制的认识。贾第虫在世界范围内广泛分布,是一种非常重要的病原体,我们的研究为贾第虫病的预防和控制提供了重要的理论依据。
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