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目的:严重急性呼吸综合征冠状病毒(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)能够引起急性肺损伤(Acute lung injury,ALI)和急性呼吸窘迫综合症(Acute respiratory distress syndrome,ARDS)。临床研究数据及动物实验都发现血管紧张素系统(Renin–angiotensin system,RAS)和SARS-CoV-2所致的ALI之间有密切关系。血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)是SARS-CoV-2的功能性受体,同时也是RAS系统的关键负性调节因子。已有相关研究证明重组ACE2蛋白(Recombinantr ACE2,ACE2)对严重急性呼吸综合征(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 1,SARS-CoV)及禽流感病毒所致的ALI有缓解作用。最近,也有研究在体外水平上证明r ACE2能抑制SARS-CoV-2的增殖。除此以外,还有研究报道了一例使用r ACE2治疗COVID-19病人的病例。本研究旨在通过SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白联合脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)构建动物模型,在体内水平上探索r ACE2对SARS-CoV-2所致肺损伤是否有缓解作用。构建过表达ACE2蛋白及SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白的HEK293T细胞,以此验证Spike蛋白与ACE2蛋白之间的相互作用。初步研究SARS-CoV-2 Spike RBD所致肺损伤的分子调控机制。方法:将7-8周龄,体重20-24g健康雄性小鼠随机分为对照组,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc处理组,LPS处理组,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc及LPS共处理组,每组各12只。处理后第三天收取小鼠肺组织,通过苏木精-伊红染色法(Hematoxylin&Eosin,H&E),肺组织湿/干重比(Wet-to-dry(W/D)weight ratio,W/D ratio),支气管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid,BALF)细胞计数,BALF上清液蛋白定量实验测定肺组织的病理损伤程度。通过酶联免疫吸附测定(Enzyme-linked immuno sorbent assay,ELISA),蛋白免疫印迹(Western blot,WB),免疫组织化学染色(Immunohistochemistry,IHC)实验测定肺组织中相关炎症指标(TNF-α,IL-1β,IL-6,MPO,CD68)的变化情况。通过IHC,ELISA,WB,实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q PCR)实验测定SARS-CoV-2所致ALI过程中RAS系统中关键调控因子的变化情况,初步探索关键信号通路。将7-8周龄,体重20-24g,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc及LPS共处理后的雄性小鼠随机分为对照组及r ACE2治疗组,每组各12只。处理第三天后收取小鼠肺组织,通过H&E,W/D ratio,BALF细胞计数,BALF上清液蛋白定量实验检测r ACE2对肺组织损伤的缓解作用。通过ELISA,WB,IHC染色实验测定r ACE2对肺组织中相关炎症指标(TNF-α,IL-1β,IL-6,MPO,CD68)的下调作用。通过WB,IHC实验检测r ACE2对肺组织氧化应激水平的下调作用。通过ELISA,WB实验检测r ACE2对关键信号通路的抑制作用。结果:(1)肺组织切片H&E染色结果显示,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc蛋白或Control-Fc蛋白处理组小鼠肺组织中均未出现明显的病理损伤。LPS处理组小鼠肺组织中存在炎性细胞浸润和肺泡壁增厚的现象。与对照组相比,SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白显著加重LPS引起的病理损伤,肺泡结构的破坏情况更多。W/D值测定及BALF细胞计数及蛋白浓度测定结果显示,与LPS处理组相比,SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白与LPS共处理组小鼠的W/D值增大(P<0.05),BALF中的细胞总数(P<0.05)增多及蛋白浓度(P<0.05)上调。(2)ELISA结果显示,LPS上调了BALF中炎性细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6及中性粒细胞的主要组成成分髓过氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)的表达水平(P<0.05),SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白进一步上调了这三种细胞因子和MPO的表达水平(P<0.05)。IHC结果显示,SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白使LPS所致的肺组织中CD68阳性的巨噬细胞浸润更为明显。(3)FACS及Co-IP实验结果显示,在HEK293T细胞中,ACE2蛋白与SARS-CoV-2 spike RBD蛋白间存在直接相互作用。(4)IHC及WB结果显示,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc蛋白下调肺组织中ACE2蛋白表达水平,对ACE几乎没有影响。ELISA结果显示,Control-Fc蛋白、SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc蛋白和LPS均未影响BALF中血管紧张素I(Angiotensin I,Ang I)或血管紧张素II(Angiotensin II,Ang II)的表达水平(P>0.05),而SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc蛋白和LPS共处理后,BALF中Ang I和Ang II量增多(P<0.05)。(5)q PCR结果显示,与对照组相比,SARS-CoV-2 Spike RBD-Fc蛋白和LPS共处理后,血管紧张素II受体1型(Angiotensin II receptor type 1,AT1R)、NADPH氧化酶1(NADPH oxidase 1,NOX1)和NADPH氧化酶2(NADPH oxidase2,NOX2)m RNA的相对表达量上升(P<0.05),而血管紧张素II受体2型(Angiotensin II receptor type 1,AT2R)无明显改变(P>0.05)。WB结果显示,与对照组相比,SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白升高了p-IκBα/总IκBα蛋白的比值(P<0.05),也升高了NOX1和NOX2的蛋白表达水平(P<0.05)。(6)WB结果显示,与对照组相比,SARS-CoV-2Spike RBD蛋白升高HO-1、BIP、p62和TXN等抗氧化因子及p-AKT、p-p70S6K的蛋白表达水平(P<0.05),对p-ERK1/2的表达水平几乎无影响(P>0.05)。IHC结果显示,与对照组相比,SARS-CoV-2 Spike RBD蛋白和LPS共处理小鼠的肺组织中OGG1沉积更加明显。(7)q PCR及ELISA结果显示,与对照组相比,r ACE2显著降低了BALF中Ang I和Ang II的表达水平(P<0.05),下调了肺组织中AT1R的m RNA表达水平(P<0.05),但对AT2R的m RNA表达水平几乎无影响(P>0.05)。WB结果显示,r ACE2下调了肺组织中p-IκB/IκB、NOX1和NOX2的蛋白表达水平(P<0.05)。(8)ELISA结果显示,r ACE2下调了BALF中炎性细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6及MPO的表达水平(P<0.05)。IHC结果显示,r ACE2缓解了CD68阳性的巨噬细胞浸润程度。(9)WB结果显示,r ACE2降低了HO-1、BIP、p62和TXN等抗氧化因子及p-AKT、p-p70S6K的蛋白表达水平(P<0.05),对p-ERK1/2的表达水平几乎无影响(P>0.05)。IHC结果显示,r ACE2减轻了OGG1的沉积。(10)肺组织切片H&E染色结果、W/D值测定结果及BALF细胞计数及蛋白浓度测定结果显示,与对照组相比,r ACE2缓解了肺组织的病理损伤、降低了W/D值(P<0.05),BALF中的细胞总值(P<0.05)及蛋白浓度(P<0.05)。结论:(1)在小鼠体内,SARS-CoV-2 spike RBD蛋白能加重LPS所致的急性肺损伤。(2)SARS-CoV-2 spike RBD蛋白能直接与ACE2蛋白相互作用并且能下调ACE2的表达,上调Ang II的表达。(3)Ang II通过AT1R进一步上调了NOX1/2的表达,从而诱发了氧化应激及炎症反应的发生,最终导致了ALI/ARDS。(4)r ACE2能直接与SARS-CoV-2 spike RBD蛋白相结合,同时水解Ang I或Ang II,以此显著缓解SARS-CoV-2spike RBD蛋白所致的ALI。