hBD3通过调节自噬对新生儿坏死性小肠结肠炎的保护作用及其分子机制研究

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目的:研究人β-防御素-3(hBD3)对肠上皮细胞自噬的调节作用及其分子机制,以及hBD3通过调节自噬对肠上皮细胞迁移及新生儿坏死性小肠结肠炎(NEC)大鼠模型的影响。方法:通过雷帕霉素(rapamycin)诱导肠上皮细胞系IEC-6和Caco2以建立细胞自噬模型,通过透射电子显微镜(TEM),蛋白印迹(western blotting)和免疫荧光技术检测hBD3对肠上皮细胞中m TOR自噬信号传导通路的影响。应用AMD3100(CXCR4抑制剂)和CXCR4si RNA处理从而验证CXCR4在上述过程中的作用。通过划痕实验和Transwell迁移实验阐明hBD3介导的自噬调控对肠上皮细胞迁移的影响,并通过ATG7 si RNA转染的肠上皮细胞进一步佐证hBD3通过调控自噬对肠上皮细胞迁移的影响。此外,通过沉淀实验检测Rho蛋白活化情况,并进一步评估其下游效应分子如肌球蛋白轻链2(MLC2)和F-actin的表达水平。通过配方喂养+缺氧冷刺激诱导新生Sprague-Dawley大鼠从而建立NEC大鼠模型。将新生大鼠随机分为4组:control+NS(n=11),control+rapamycin(n=11),NEC+NS(n=12)和NEC+hBD3(n=8)。对照组大鼠均为母乳喂养。各组大鼠在造模前1h分别经胃管注入雷帕霉素(5mg/kg/d),hBD3(100ug/kg/d)或相同剂量的生理盐水。在整个造模过程中详细记录各组大鼠的体重和存活时间。造模结束前18小时腹腔注射Brd U(50mg/kg)评估各组大鼠的肠上皮细胞的迁移情况。收集肠管组织和血清用于检测自噬相关基因和炎症因子的表达,并检测肠上皮细胞间紧密连接蛋白表达从而评估肠粘膜完整性。结果:50n M rapamycin刺激Caco2细胞24h、200n M rapamycin刺激IEC-6细胞24h可成功构建肠上皮细胞自噬模型,应用hBD3预处理可以促进AKT与m TOR的磷酸化从而抑制肠上皮细胞内rapamycin诱导的自噬(P<0.05),10μM AMD3100或CXCR4 si RNA(CXCR4si RNA沉默效率可达60%(P<0.05))预处理可有效抑制AKT与m TOR的磷酸化(P<0.05),逆转hBD3介导的肠上皮细胞自噬抑制过程。Rapamycin诱导的细胞自噬可显著抑制肠上皮细胞迁移速率(P<0.05),而hBD3预处理可明显促进肠上皮细胞迁移速率(P<0.05),转染ATG7 si RNA(ATG7 si RNA沉默效率可达60%(P<0.05))后再用hBD3预处理,肠上皮细胞迁移速率的差异无统计学意义。Rapamycin可抑制Rho蛋白活化、MLC2的磷酸化和F-actin的聚集,而hBD3预处理可在一定程度上逆转上述过程。与control+NS组相比,NEC+NS组新生大鼠体重和生存率明显降低(P<0.05),hBD3干预后体重和生存率增加且差异有统计学意义(P<0.05)。与NEC+NS组相比,NEC+hBD3组肠道损伤程度降低,平均NEC评分分别为1.33和2.52(P<0.05)。此外,在NEC+NS组,回肠和血清中炎性细胞因子IL-6、IL-10和TNF-α明显增加,但hBD3的干预可以相对下调其表达(P<0.05)从而减轻大鼠NEC模型的炎症损伤。自噬相关基因(Beclin1和LC3)在NEC+NS组中的表达显着增加,hBD3可显著降低自噬相关基因表达(P<0.05)。NEC+NS组肠上皮细胞迁移能力明显降低,hBD3能够促进肠上皮细胞迁移(P<0.05)。在NEC+NS组中观察到ZO-1和occludin表达下降,而hBD3可以在一定程度上增强紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达从而维持黏膜完整性。结论:hBD3与G蛋白偶联受体CXCR4结合,促进AKT磷酸化,激活m TOR激活,抑制肠上皮细胞自噬水平;hBD3介导的自噬抑制是hBD3促进肠上皮细胞迁移的可能机制之一,主要通过促进Rho蛋白活化、MLC2磷酸化和F-actin聚集实现;hBD3可显著降低NEC模型大鼠疾病严重程度,抑制过度激活的自噬,促进肠上皮细胞迁移,增强紧密连接蛋白表达,维持肠道粘膜屏障完整性。
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