重症急性胰腺炎中肠上皮铁死亡对肠粘膜屏障损伤和细菌易位的影响

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目的:重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)是一种发病急、并发症多、死亡率高的急腹症,常伴有肠粘膜屏障损伤。铁死亡是一种铁依赖和脂质过氧化介导为特征的非凋亡细胞死亡。然而,铁死亡是否参与SAP中肠粘膜屏障损伤尚不清楚。我们旨在探讨SAP并发的肠粘膜屏障损伤时,肠上皮细胞(intestinal epithelial cells,IECs)是否发生铁死亡,以及抑制铁死亡是否能改善肠粘膜屏障损伤,防止细菌易位(bacterial translocation,BT)。方法:选取SPF级健康雄性SD大鼠90只,随机分为3组:假手术组(SO组)、重症急性胰腺炎组(SAP组)、铁死亡抑制剂Liproxstatin-1治疗组(SAP+Lip组)。将3组大鼠再分为6h、12h、24h三个时间点亚组(每组10只)。采用逆行胆胰管穿刺法,向胆胰管内注入5%牛磺胆酸钠溶液(1ml/kg)诱导SAP模型。SAP+Lip组在SAP模型建立前1小时给予腹腔注射铁死亡抑制剂Liproxstatin-1(10 mg/kg)。诱导SAP后,在指定时间点再次麻醉大鼠。使用自动生化分析仪检测血液中的血清淀粉酶和脂肪酶水平,血清肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、肌酐(creatinine,Cr)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、二胺氧化酶(diamine oxidase,DAO)和内毒素均使用标准诊断试剂盒进行检测;使用标准试剂盒检测肠组织铁含量变化,丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)水平;透射电镜(TEM)观察铁死亡特征的线粒体形态学变化;HE染色用于评估胰腺、肠道、肺和肾病理变化,并进行病理评分;通过用Western blot技术测定肠组织中铁死亡相关蛋白长链脂酰Co A合成酶4(acyl-Co A synthetase long-chain family member 4,ACSL4)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)、铁蛋白重链1(ferritin heavy chain 1,FTH1)和紧密连接(tight junction,TJ)蛋白Zonula occluden-1(ZO-1)、Occludin、Claudins-1、Claudin-2的表达;RT-PCR检测铁死亡相关基因ACSL4、铁响应元件结合蛋白2(iron responsive element-binding protein 2,IREB2)mRNA的表达情况;使用免疫荧光染色法测定肠上皮细胞铁死亡蛋白ACSL4和紧密连接蛋ZO-1、Occludin、Claudin-2的分布情况;用16S r DNA序列分析法检测细菌易位(BT)。结果:重症急性胰腺炎组大鼠上述血清指标均明显升高。各检测时间点SAP组血清淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6、DAO和内毒素水平均显著高于SO组(p<0.01)。与SO组比较,SAP组出现明显肠道病理损伤。与SO组相比,SAP组回肠中铁含量显著升高(p<0.05),此外,回肠MDA含量显著升高,GSH和GPX4活性显著降低(p<0.01)。SAP组回肠中铁死亡调节因子ACSL4的表达显著高于SO组(p<0.01),而GPX4和FTH1显著降低(p<0.01)。SAP组回肠组织中铁死亡相关基因ACSL4和IREB2的mRNA水平显著升高(p<0.01)。透射电镜观察到SAP组肠上皮细胞线粒体出现明显萎缩。与SAP组相比,在SAP+Lip组回肠中铁含量显著降低(p<0.05),脂质过氧化减轻,表现为MDA降低、GSH水平和GPX4活性的升高(p<0.05)。SAP+Lip组ACSL4的表达被抑制,GPX4和FTH1的表达增高(p<0.05)。与SAP组相比,SAP+Lip组铁死亡相关基因的表达显著降低(p<0.01)。SAP+Lip组的线粒体形态特征也有明显改善。SAP+Lip组血清淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6、DAO和内毒素水平较与SAP组明显降低(p<0.01)。HE染色观察发现,SAP组胰腺和肠组织出现明显损伤征象,SAP+Lip组大鼠胰腺和肠组织具有较轻的组织学损伤改变和较低的病理评分(p<0.05)。SAP组紧密连接蛋白ZO-1、occludin和claudin-1的表达低于SO组(p<0.01),而Claudin-2表达增加(p<0.01)。与SAP组相比,SAP+Lip组ZO-1、occludin和claudin-1的表达升高(p<0.05),而Claudin-2的表达降低(p<0.01)。SAP组外周血中细菌检出率约为56.5%,而SAP+Lip组外周血中细菌检出率约为24.0%,SAP+Lip组的BT比率明显低于SAP组(p<0.05)。此外,SAP+Lip组肺和肾脏的组织学损伤和病理评分均较SAP组明显减轻(p<0.05),肺水肿和肾功能有明显改善(p<0.05)。结论:本研究首次证实IECs铁死亡参与SAP中的肠粘膜屏障损伤,抑制铁死亡可以减轻肠粘膜损伤,减少细菌易位,改善急性远端器官损伤。提示铁死亡是SAP中肠粘膜屏障损伤的潜在治疗靶点。
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