NF-κB/Snail信号通路对LPS诱导的山羊乳腺上皮细胞上皮间质转化的影响及其机制研究

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乳房炎是奶山羊养殖中的常见多发临床疾病,临床确诊或治疗不及时可发展为慢性炎症并导致乳腺纤维化,病情严重的可引起败血症或脓毒血症,病死率极高。纤维化主要由两个因素导致:组织损伤导致肌成纤维细胞激活,引起胞外基质(extracellular matrix,ECM)的积累;上皮细胞发生上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)并合成促炎促纤维化因子,通过旁分泌方式作用于效应细胞,导致纤维化。因此,不同致病因素导致的乳房炎组织损伤均可能在一定程度上引起乳腺纤维化。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是革兰氏阴性菌内毒素,被广泛用于诱导炎症反应。LPS通过引起炎症反应,激活Toll样受体(Toll-like receptors,TLR)相关蛋白转导信号通路,促进转录因子核因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)的激活,同时促进具有分泌功能的细胞合成并分泌肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)、白细胞介素等炎症相关细胞因子和转化生长因子-β(transforming growth factor-beta,TGF-β)。目前仍不清楚LPS引起的炎症损伤能否诱导山羊乳腺上皮细胞(goat mammary epithelial cells,GMECs)EMT,并使细胞分泌促炎促纤维化细胞因子,其分子机制仍需进一步研究。因此本研究以关中奶山羊乳腺为试验材料,首先分离鉴定GMECs,随后使用LPS诱导GMECs发生炎症反应,构建山羊乳房炎细胞模型。最后以该模型作为研究对象,探究LPS引起的信号转导通路与诱导EMT的转录因子间的信号交联。研究内容与结果如下:(1)采用组织块法原代分离得到上皮样细胞,该细胞表达腺上皮细胞标志角蛋白18(Cytokeratin 18,CK18),不表达肌上皮细胞标志角蛋白14(Cytokeratin 14,CK14),表明该细胞为山羊乳腺上皮细胞;进一步使用RT-PCR和Western blotting技术检测该细胞β-酪蛋白(β-casein)的表达情况,结果表明该细胞在细胞传代过程中能够持续表达β-酪蛋白,进一步证明该细胞为GMECs。使用不同浓度梯度和时间梯度LPS诱导GMECs发生炎症反应,利用qRT-PCR和Western blotting技术检测TLR4/NF-κB信号通路的激活和炎性细胞因子的表达。结果表明,LPS可以激活TLR4/NF-κB信号通路,促进炎性细胞因子的转录,并且上调NF-κB p65磷酸化水平,证明LPS诱导的山羊乳房炎细胞模型构建成功。(2)为验证LPS是否在该细胞模型中诱导了EMT,采用qRT-PCR和Western blotting技术检测β-casein和肌成纤维细胞分子标志α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)的表达。结果显示,随LPS处理时间的延长,α-SMA表达显著上调,β-casein表达显著下调,证明LPS使GMECs逐渐失去了上皮分化表型。使用TGF-β1作为诱导EMT的阳性对照,利用qRT-PCR、Western blotting和免疫荧光染色技术检测LPS或TGF-β1处理GMECs后,上皮细胞标志分子E-钙粘蛋白(E-cadherin)和间质细胞标志分子N-钙粘蛋白(N-cadhein)、波形蛋白(Vimentin),以及胞外基质Ⅲ型胶原(Collagen Ⅲ)的表达与定位。结果显示,上皮细胞分子标志表达显著下调,间质细胞分子标志和胞外基质表达均显著上调,且mRNA水平和蛋白水平结果一致,证明LPS促进了GMECs发生EMT。(3)在组织水平上,通过qRT-PCR、Western blotting和免疫组化技术检测正常与乳房炎山羊乳腺中诱导EMT的转录因子NF-κB、Snail和Slug的表达。结果显示,与正常山羊乳腺相比,p65与Snail在乳房炎乳腺中表达上调,而Slug的表达无显著性变化。在细胞模型中,采用qRT-PCR、Western blotting和免疫荧光染色技术检测p65、Snail以及EMT分子标志的mRNA和蛋白表达水平,结果显示,LPS可以诱导p65与Snail的mRNA和蛋白表达水平均显著上调。通过分别提取核蛋白与胞浆蛋白对p65与Snail在细胞核与细胞质中的表达定位进行检测,结果显示,Snail的表达依赖于p65的核易位活性。进一步在LPS处理前添加TLR4的抑制剂TAK-242和NF-κB的抑制剂QNZ,结果显示LPS诱导的p65与Snail的上调趋势被显著抑制,并且LPS诱导的EMT被部分逆转。以上结果证明LPS可以通过激活p65/Snail信号通路诱导GMECs发生EMT。
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