大黄素调控HMGB1表达及PPARγ共阻遏机制防治内毒素休克

来源 :广州中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjzhanjx
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目的:  脓毒症(sepsis)的实质是致病菌急性感染所造成的严重急性全身性炎症反应(SIRS),脓毒症也常见于创伤、烧伤造成的严重组织损伤后并发的无菌性SIRS,内毒素休克是脓毒症恶化后的病理进程之一。目前,内毒素休克的高死亡率、高医疗经费消耗与低治愈率问题并没有得到有效的解决。研究发现,内毒素休克后期细胞核内的非组蛋白高迁移率族蛋白(HMGB1)能分泌出胞,可能是致死性的关键炎症因子。而HMGB1的乙酰化/去乙酰化的失衡将导致乙酰化的发生,HDAC3可能在抑制HMGB1移位方面发挥重要作用。HDAC3是组蛋白去乙酰化酶,HDAC3可使炎症因子转录失活,进而抑制其分泌活性。减少细胞外炎症因子的产生。它的失活可以导致单核/巨噬细胞炎症增强从而加速炎症发症的进程。但HDAC3是否是抑制HMGB1核移位的关键基因,是否参与LPS诱导的内毒素休克病变尚未见报道。另一方面,在LPS所诱导的炎症级联反应机制中,NF-κB为转录核心。以NF-κB为转录核心机制,以TNF-α、IL-1β、HMGB1为代表的炎症因子为重要靶标,是炎症反应分子机制的关键问题。目前的研究发现对于内毒素休克的病人,PPARγ起着和NF-κB、HMGB1相反的作用,激活PPARγ能够抑制内毒素引起的NF-κB、HMGB1的高表达,有学者提出激活PPARγ能够抑制HMGB1-NF-κB信号通路减轻炎症反应。  大黄素(emodin)化学名为1,3,8-三羟基-6甲基蒽醌(1,3,8-trihydr-oxy-6methy lanthraquinone),分子量为270.23。其化学结构属于羟基蒽醌类,是中药大黄的主要有效单体。前期研究发现大黄素可以抑制TNF-α、IL-2、IL-6、IL-8等细胞炎症相关因子的产生和释放,从而阻止相关的中性粒细胞激活,有效阻止炎症递质的扩增及其生物学作用的激发发挥的抗炎作用。并且在动物实验方面发现大黄素可有效减轻脓毒症大鼠肺水肿的患病程度,降低内毒素休克大鼠血清中的炎症因子IL-6、1L-1β水平,达到抑制炎性反应抗炎作用,但是机制尚不明确。根据大黄素能减少HMGB1与NF-κB的表达、分泌与移位的研究结果,推测大黄素可能具有抗内毒素休克作用。本论文观察内毒素休克大鼠模型中大黄素对大鼠血清中炎症因子的分泌、肺组织中NF-κBp65/p50/p300信号通路与其下游HMGB1、iNOS等炎症因子、PPARγ与HDAC3信号通路的药理学作用,探讨大黄素通过去乙酰化HMGB1-HDAC3信号通路,抑制HMGB1移位与分泌的重要调控作用,尝试从新的角度探讨大黄素可能通过促使HMGB1和PPARγ结合成蛋白复合物,以共阻遏机制调控NF-κB的转录活性,从而抑制炎症因子iNOS、TNFα、IL-1β的激活。进一步探寻大黄素调控PPARγ-NF-κB信号通路对内毒素休克的潜在治疗可能,为内毒素休克治疗策略的拓展提供新的理论依据。  方法:  1、用细胞模型和内毒素休克大鼠模型,观察大黄素对炎症因子分泌和内毒素休克大鼠死亡率的影响。通过ELISA的方法检测血液中HMGB1、iNOS、TGF-β1、IL-1β蛋白的表达情况;qRT-PCR、Western blot检测内毒素休克肺损伤大鼠肺组织中HMGB1、iNOS、IL-1β、PPARγ、HDAC3、p65、p50、p300的变化,共同探讨大黄素对感染性休克的药理作用,发现了大黄素可使细胞核内HMGB1表达增高、抑制其移位与分泌并且增高PPARγ、HDAC3,抑制NF-κBp65,NF-κBp50,NF-κBp300这一独特药理现象。  2、研究大黄素通过HDAC3去乙酰化修饰调控HMGB1的移位与分泌。以LPS刺激的小鼠单核巨噬细胞RAW264.7细胞为模型,以大黄素(20,40,60μM)做干预,再用HDACi干预HDACs表达,采用WB、qRT-PCR、ELISA、IFC结合共聚焦显微镜等方法检测HMGB1在细胞核、细胞质和细胞外分泌的表达量以及HMGB1在细胞内的定位;蛋白质免疫共沉淀,乙酰化位点突变等技术检测HDAC3去乙酰化作用对HMGB1移位的影响。  3、大黄素调控PPARγ的共阻遏机制研究。使用PPARγ激动剂罗格列酮、PPAR-γ抑制剂GW9662作干预对照,研究PPARγ与HMGB1、HDAC3、P65、P50蛋白的结合与大黄素对该复合物的影响。  结果:  1.大黄素抑制LPS刺激的RAW264.7细胞与内毒素休克大鼠血清与肺组织中HMGB1的分泌与释放。  2.大黄素通过激活PPARγ,使NF-κB活性降低,从而抑制炎症因子的表达与释放从而达到抗炎效应,保护内毒素休克大鼠。  3.大黄素通过激活HDAC3表达使HMGB1去乙酰化,从而使内毒素作用的HMGB1的分泌释放得到遏制。  4.大黄素促使NF-κB与其阻遏子PPARγ、HDAC3结合增强,达到竞争转录位点抑制NF-κB转录活性的作用。  5.大黄素通过PPARγ调控共阻遏复合物相互结合,发挥共阻遏NF-κB转录达到抑制炎症反应的作用。  结论:  1、大黄素通过激活细胞核内转录因子PPARγ、HDAC3的mRNA与蛋白,增加其转录活性与蛋白含量抑制转录因子NFκB蛋白家族成员P300,P65,P50的mRNA与蛋白表达起到抑制炎症因子分泌,胞核内毒素休克大鼠的药理学作用。  2、大黄素通过调控HDAC3去乙酰化HMGB1,抑制HMGB1的核移位与分泌,并且确定了大黄素对HMGB1去乙酰化位点。  3、大黄素通过PPARγ调控核内共阻遏作用。HMGB1可以与PPARγ、HDAC3、NFκB/P65结合形成复合物,大黄素对这个复合物起到了增强结合力的作用。然而在加入PPARγ抑制剂之后,大黄素对炎症因子与NFκB的分泌、mRNA、蛋白的抑制作用、对PPARγ、HDAC3的激动作用均被逆转,说明大黄素是通过PPARγ调控以上基因的表达。  4、大黄素可影响PPARγ与HMGB1的结合,该结合还受到罗格列酮、GW9662的调节。PPARγ抑制剂加入过后,HMGB1与PPARγ复合物结合力也随之减弱,大黄素促进蛋白之间结合的情况也被逆转,说明PPARγ在该复合物的形成中起关键作用。  5、推测HMGB1、PPARγ、HDAC3、NF-κB有可能形成复合物,大黄素有可能通过调控HMGB1影响PPARγ共阻遏机制。  脓毒症(sepsis)的实质是外来致病菌急性感染所造成的炎症反应,除外来细菌致病之外,脓毒症也常见于创伤、烧伤造成的严重组织损伤后并发的无菌性SIRS,内毒素导致的休克是其病程进展的一条途径。在现今急症医学领域,内毒素休克的高死亡率、高医疗经费消耗与低治愈率问题并没有得到有效的解决。针对抑制内毒素休克炎症因子的治疗中,晚期炎症因子高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是内毒素休克致死性的关键炎症因子,细胞核内的HMGB1受脂多糖(LPS)刺激后分泌出胞成为炎症因子。近年来针对炎症机制的药物开发研究热点主要围绕抑制HMGB1核移位展开。前期实验发现中药大黄的主要有效成分大黄素对内毒素休克具有保护作用,同时发现其保护机制与调节PPARγ表达发挥抗炎效应有关,但是机制尚不明确。本研究通过建立内毒素休克动物与LPS刺激的巨噬细胞模型,探讨大黄素通过调控PPARγ和HMGB1的表达,揭示大黄素通过调控HMGB1影响PPARγ核内共阻遏复合物机制,对使用中药抑制炎症因子转录,探索炎症机制具有非常重要的启示作用。
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