FOXN3对急性肺损伤的调控作用机制研究

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背景急性肺损伤(Acute lung injury,ALI)是由感染或创伤引发的呼吸系统疾病。由ALI所引发的血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤会诱发弥漫性肺间质及肺泡水肿,从而导致急性低氧性呼吸功能不全或呼吸衰竭,随着病症加深会逐渐发展成急性呼吸窘迫综合征(Acute respiratory distress syndrome,ARDS)危及生命健康。叉头盒蛋白N3(Fork head Box N3,FOXN3)是FOX(Forkhead box)基因家族中的一个重要的转录因子,它跟多种炎症调控因子具有重要的关联,然而其在ALI引发的炎症反应中的作用机制尚不清楚。目的1.探究FOXN3对ALI的重要调控作用;2.揭示FOXN3调控ALI的具体分子机制;方法1.观察脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)诱导的ALI小鼠模型中FOXN3的表达变化;从北京维通利华公司购买8-9周的C57BL/6的小鼠,利用气管插管的方法,按照4 mg/kg比例将LPS和2×10~8(菌落单位/只)比例将S.aureus注射到每只小鼠体内,对照组注射相同剂量的PBS或生理盐水,4天或24 h后进行肺组织取材,利用实时荧光定量聚合酶链反应(Real-time Quantitative PCR Detecting System,q RT-PCR)或者FOXN3的免疫组化染色分析FOXN3在ALI小鼠模型中的表达变化。2.利用腺相关病毒(AAV)在小鼠中对FOXN3进行过表达,观察过表达FOXN3对急性肺损伤的影响;利用气管滴注的方式,将过表达FOXN3的AAV以及Vec对照组干预小鼠的肺组织,三周后利用LPS或S.aureus炎症损伤诱导进行肺组织取材,通过H&E染色和免疫组化CD68观察FOXN3过表达后小鼠肺组织炎症损伤程度的变化;利用q RT-PCR检测肺组织炎症因子表达变化;利用肺泡灌洗术分析肺泡灌洗液(Bronchoalveolar Lavage Fluid,BALF)中的总蛋白浓度,炎症因子的分泌等分析过表达FOXN3对急性肺损伤的影响。3.利用质谱分析FOXN3所结合的重要调控因子;将Flag-tagged FOXN3的质粒转染到人胚肾细胞(Human Embryonic Kidney 293T,HEK293T)细胞中,利用Anti-Flag的免疫共沉淀实验(Co-Immunocoprecipitation,Co-IP)将FOXN3纯化出来,利用SDS-PAGE胶电泳,经考马斯亮蓝染色后,将明显多出来的条带(跟Ig G对照组相比)扣下来,进行质谱测序肽段分析,观察跟FOXN3特异结合的重要调控因子。4.利用Co-IP实验、染色质免疫沉淀实验(Ch IP)、q RT-PCR及泛素化实验探讨FOXN3对核因子-κB(Nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路的调控作用;质谱分析发现FOXN3可能通过hnRNPU参与调控NF-κB信号。为了进一步证实该推测,首先利用Co-IP实验进一步确认FOXN3跟hnRNPU等的互作。接下来,分别在干扰或者过表达了FOXN3后,利用Anti-p65的Ch IP或者q RT-PCR实验观察FOXN3对NF-κB转录活性的影响以及通过泛素化实验观察FOXN3对IκBα的泛素化降解的影响。结果1.成功构建LPS或S.aureus的小鼠ALI模型,并发现FOXN3的表达在ALI模型中显著下调;2.利用AAV对小鼠的肺组织进行了FOXN3的过表达实验,结果发现:与对野生型(WT)小鼠相比,过表达了FOXN3后显著抑制ALI诱发的炎症表型。主要表现为抑制肺泡肿胀、肺泡壁的增厚以及炎症细胞的浸润,并抑制肺泡的通透性以及炎症因子的表达;3.利用泛素化、Ch IP以及q RT-PCR实验,证实FOXN3抑制NF-κB信号的激活;4.构建了hnRNPU不同区域删除突变体,利用Co-IP实验证实FOXN3是通过与IκBα竞争性结合hnRNPU的一段中间区域,从而抑制IκBα的泛素化降解,进而抑制NF-κB信号的活化;结论1.FOXN3显著抑制急性肺损伤诱发的炎症;2.FOXN3抑制NF-κB信号通路的激活;3.FOXN3通过竞争性跟IκBα结合hnRNPU从而抑制IκBα的泛素化降解,进而抑制NF-κB信号的激活;
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