基于lncRNA与免疫调控研究艾灸对溃疡性结肠炎大鼠结肠黏膜屏障的保护作用机制

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目的:研究艾灸对溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)大鼠肠黏膜屏障保护作用,并结合长链非编码RNA-信使RNA(lnc RNA-m RNA)网络探讨艾灸对UC肠黏膜屏障保护的免疫调节机制,以期为艾灸治疗UC的临床应用提供实验资料和科学依据。方法:第一部分不同灸法对正常和UC大鼠肠黏膜屏障的保护作用将体重180±20g的雄性清洁级SD大鼠随机分为正常组,正常+隔药灸组,正常+温和灸组,模型组,模型+隔药灸组,模型+温和灸组。采用4%DSS诱导UC大鼠模型。隔药灸组和温和灸组均取“天枢穴”(双)进行艾灸干预,隔药灸组每天灸1次,每穴2壮,连续7天;温和灸组每日灸1次,每次每穴灸10 min,连续7天。采用结肠组织宏观损伤评分、结肠组织病理学变化及评分,观察不同灸法对UC大鼠结肠黏膜损伤的效应;免疫印迹法检测各组大鼠结肠组织occludin、claudin、ZO-1蛋白的表达,免疫组化法检测各组大鼠结肠组织MUC2、JAM1、TGF-β1蛋白的定位及定量。第二部分隔药灸对UC大鼠结肠黏膜免疫与lnc RNA-m RNA网络的影响将体重180±20g的雄性清洁级SD大鼠随机分为正常组、模型组、隔药灸组和西药组,模型制备及隔药灸干预同前,西药组用柳氮磺胺吡啶溶液灌胃,每天2次,连续7天。采用HE染色法观察各组大鼠结肠组织病理学变化,采用RT-q PCR法和免疫印迹法分别检测各组大鼠结肠组织转录因子STAT3、NF-κB p65磷酸化蛋白表达,以及炎症因子IFN-γ、TNF-α、IL-1β的m RNA和蛋白表达;采用RNA-seq高通量测序技术检测lnc RNA与m RNA的表达谱,运用生物信息学技术分析和比较艾灸对lnc RNA-m RNA互作网络的调控作用。以RT-q PCR法扩大样本量验证高通量测序结果中lnc RNA与其靶基因m RNA均有显著差异者;筛选lnc RNA LOC108352929及其靶基因,结合体外实验,在大鼠肠神经胶质细胞(EGCs)中检测LOC108352929与靶基因Phf11的基础表达,构建Smart Sliencer干扰RNA并转染EGCs,敲低LOC108352929后观察EGCs中Phf11、TNF-α、IL-1β的表达。结果:第一部分不同灸法对正常和UC大鼠肠黏膜屏障的保护作用1.结肠宏观损伤评分:与正常组比较,模型组大鼠结肠损伤评分显著升高(P<0.01),正常+隔药灸组、正常+温和灸组则无显著变化(P>0.05)。与模型组比较,模型+隔药灸组、模型+温和灸组大鼠结肠肉眼损伤评分均降低(P<0.05)。2.结肠组织病理学观察及评分:正常组、正常+隔药灸组以及正常+温和灸组结肠腺体排列良好,黏膜完整,未见充血、水肿及炎性细胞浸润;模型组结肠组织表面溃疡,结肠上皮缺损,腺体排列不规则,大量的炎性细胞浸润;模型+隔药灸、模型+温和灸组结肠组织黏膜可见愈合性溃疡,肠上皮修复,腺体排列较紊乱,黏膜和黏膜下层有少量的炎性细胞浸润。与正常组比较,模型组结肠组织病理学评分显著升高(P<0.01),正常+隔药灸组、正常+温和灸组则无显著变化(P>0.05)。与模型组比较,模型+隔药灸组、模型+温和灸组大鼠结肠组织病理学评分均降低(P<0.05)。3.艾灸对UC大鼠结肠黏膜屏障的影响:与正常组比较,模型组结肠组织occludin、claudin、MUC2、JAM1、TGF-β1蛋白的表达均显著降低(P<0.001);与模型组比较,模型+温和灸组结肠组织occludin蛋白表达量显著升高(P<0.01),模型+隔药灸组、模型+温和灸组结肠组织MUC2、JAM1、TGF-β1的蛋白表达均显著升高(均P<0.001)。第二部分隔药灸对UC大鼠结肠黏膜免疫与lnc RNA-m RNA网络的影响1.结肠组织病理学观察:病理学评分结果显示:与正常组比较,模型组大鼠结肠组织病理学评分显著升高(P<0.05)。与模型组比较,隔药灸组、西药组大鼠结肠组织病理学评分均显著降低(P<0.05)。2.隔药灸对UC大鼠结肠黏膜免疫调节作用:与正常组比较,模型组大鼠结肠组织TNF-α、IFN-γ蛋白及m RNA的表达均显著升高(P<0.05),IL-1β蛋白的表达也显著升高(P<0.05);与模型组比较,隔药灸组、西药组大鼠结肠组织TNF-α蛋白及m RNA(P<0.05)、IFN-γ蛋白(P<0.05)的表达均显著降低,隔药灸组大鼠结肠组织IL-1β蛋白的表达也显著降低(P<0.05)。与正常组比较,模型组大鼠结肠组织p-STAT3、p-NF-κB p65蛋白的表达均显著升高(P<0.05),NF-κB p65 m RNA的表达降低(P<0.05);与模型组比较,隔药灸组、西药组大鼠结肠组织p-STAT3、p NF-κBp65蛋白的表达均显著降低(均P<0.05)。3.隔药灸对UC大鼠结肠组织lnc RNA与m RNA表达谱的影响:lnc RNA表达谱显示:模型组结肠组织较正常组15个上调,5个下调;隔药灸组结肠组织较模型组有6个上调,9个下调;西药组结肠组织较模型组有13个上调,18个下调。m RNA表达谱显示:模型组结肠组织较正常组有102个差异表达基因,其中64个上调,38个下调。与模型组比较,隔药灸组结肠组织有157个差异表达基因,其中有117个上调,40个下调;西药组结肠组织有272个显著差异表达基因,其中有176个上调,96个下调。KEGG通路分析提示:模型组与正常组的差异表达基因涉及的通路主要包括AMPK信号通路、抗原加工提呈、补体系统、PPAR信号通路等;隔药灸组与模型组的差异表达基因涉及的通路主要包括补体系统、吞噬体、抗原加工提呈、细胞黏附分子等;西药组与模型组的差异表达基因涉及的通路主要包括PPAR信号通路、p53信号通路、T细胞受体信号通路等。4.差异表达的lnc RNAs与m RNAs验证:与正常组比较,模型组大鼠结肠组织LOC108352929基因表达显著降低(P<0.001),Phf11与RT1-N3表达均显著升高(P<0.05);与模型组比较,隔药灸组、西药组大鼠结肠组织LOC108352929表达均显著升高(P<0.05),隔药灸组大鼠结肠组织Phf11与RT1-N3表达显著降低(P<0.05)。5.敲低EGCs中LOC108352929对Phf11、TNF-α、IL-1β表达的影响:以Smart Sliencer转染EGCs,与NC组比较,lnc RNA LOC108352929的转录水平显著下降(P<0.05),沉默效率达到30%左右;EGCs中Phf11、IL-1β的m RNA表达无显著差异(P>0.05);EGCs中TNF-α的m RNA表达显著上升(P<0.01)。结论:1.生理状态下,不同灸法不影响大鼠结肠组织形态及肠黏膜机械屏障功能;病理状态下,隔药灸与温和灸均可纠正UC大鼠结肠黏膜组织形态学变化,能保护肠黏膜机械屏障。2.隔药灸能通过抑制转录因子STAT3与NF-κB p65的磷酸化,降低促炎症因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β的蛋白表达,可能是艾灸保护UC大鼠结肠黏膜屏障功能的免疫调节机制之一。3.艾灸能影响UC大鼠结肠组织lnc RNA与m RNA表达谱,涉及的主要通路与肠黏膜免疫相关;艾灸能升高结肠组织LOC108352929的lnc RNA表达水平,降低Phf11、RT1-N3的m RNA表达水平,可能是艾灸保护UC结肠黏膜屏障机制之一。4.体外实验明确了敲低EGCs中LOC108352929的lnc RNA表达,TNF-α的m RNA表达显著增加,或是UC结肠黏膜损伤的关键环节;艾灸的抗炎免疫作用,可能是通过lnc RNA LOC108352929发挥抑制UC大鼠结肠TNF-α表达作用的。
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