基于蛋白质组学探寻克罗恩病治疗靶点及龙血素B干预作用和机制

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背景:克罗恩病(Crohn’s disease,CD)是慢性、难治性肠道炎症性疾病,在我国发病率急剧增加。目前,CD病因和发病机制还不明确。尽管以TNF-α、IL-12/IL-23和整合素α4β7为靶点的生物制剂能有效缓解CD,但仅有部分患者从中获益。探寻新的治疗靶点是CD的重要研究方向。蛋白质组学已应用于探寻CD的治疗靶点,但大多数研究仍处于初期发现阶段,缺乏目标蛋白的功能和机制验证。除了靶向药物治疗外,越来越多的CD患者寻求草药、针灸等补充疗法。中医理论体系中,瘀血是CD的重要致病因素。活血化瘀法能有效缓解CD肠道炎症。课题组前期运用血竭单药成方的中成药治疗CD取得理想疗效,但其作用机制尚不清楚。目的:(1)利用蛋白质组学发现CD潜在治疗靶点,并通过细胞实验验证其功能和作用机制。(2)揭示血竭主要药效物质基础龙血素B(Loureirin B,LB)治疗CD作用和机制。方法:选取20例CD患者和20例健康人作为研究对象,利用蛋白质组学检测血浆蛋白质表达谱。以倍数差异大于1.5或小于2/3,且P值小于0.05为标准,筛选差异表达蛋白。利用Cytoscape软件中的MCODE插件筛选出关键基因。选取一个具有免疫调节功能的关键基因进行功能验证和机制研究。另获取20例CD患者和20例健康人肠黏膜活检组织,通过免疫组化法明确该关键基因在CD患者肠黏膜组织中表达水平。随后运用脂多糖刺激HT-29细胞建立CD细胞模型,并予选取的关键基因的质粒或siRNA干预,利用ELISA检测促炎细胞因子浓度,qRT-PCR和Western blot法检测NF-κB经典信号通路相关基因和蛋白表达,明确其对肠道炎症的调控作用。以2,4,6-三硝基苯磺酸诱导建立CD大鼠模型,观察LB干预后大鼠一般情况、疾病活动指数评分和组织病理学评分。ELISA检测炎症细胞因子浓度和氧化应激相关指标浓度。TUNEL染色和Masson染色分别观察肠上皮细胞凋亡和肠壁纤维化情况,Western blot法检测细胞凋亡和肠上皮间质转化相关指标蛋白表达。qRT-PCR 和 Western blot 法检测纤维蛋白原样蛋白 1(fibrinogen-like protein 1,FGL1)/NF-κB/STAT3正反馈回路相关基因和蛋白表达。结果:蛋白质组学研究共筛选出35个差异表达蛋白,从中筛选出22个关键基因。关键基因中具有免疫调节功能并参与凝血和血栓形成的FGL1成为我们进一步研究的目标基因。FGL1在CD患者外周血中表达水平是健康人的1.722倍。FGL1在CD患者病变肠黏膜固有层和上皮层细胞中表达水平也显著高于健康人。细胞实验结果显示,FGL1过表达能增加促炎细胞因子IL-1β、IL-6、IL-17和TNF-α浓度,siRNA沉默FGL1则降低上述促炎细胞因子浓度。FGL1过表达还能上调NF-κB mRNA 和 IKKα,、IKKβ、p-IKKα/β、p-IKBα、p-p65 蛋白表达。基因敲减FGL1则能逆转NF-κB基因及其经典信号通路相关蛋白表达。LB干预CD大鼠模型后显著降低疾病活动指数和组织病理学评分,减少促炎细胞因子IL-1、IL-1β、IL-6和TNF-α浓度,增加抑炎细胞因子IL-10浓度,缓解肠道炎症;减少iNOS、MPO和MDA浓度,抑制氧化应激和脂质过氧化反应;上调 Bcl-2,下调 Bax、cleaved caspase-3、caspase-3、cleaved caspase-9、caspase-9表达,抑制肠上皮细胞凋亡;减少Snail、N-cadherin和Vimentin表达,增加E-cadherin表达,抑制上皮间质转化,改善肠壁纤维化。此外,LB干预后CD大鼠结肠组织中 IL-6、NF-κB、STAT3 mRNA 和 FGL1、p-p65、p-STAT3 蛋白表达均显著降低。结论:FGL1能通过激活IKK/NF-κB信号通路诱导肠上皮细胞炎症反应,是CD的潜在治疗靶点和生物标志物。LB可能通过抑制FGL1/NF-κB/STAT3正反馈回路,减少肠上皮细胞凋亡和促炎细胞因子分泌,缓解CD大鼠结肠炎;抑制肠上皮间质转化,改善大鼠肠道纤维化。研究结果初步揭示了活血化瘀法治疗CD的作用机制,可能为CD治疗提供新靶点。
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