GYY4137对脱氧胆酸钠导致的肠上皮屏障功能损伤的保护作用

来源 :北京大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzq5157585
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[目的]肠上皮屏障功能的完整是维持机体内环境稳态的重要前提条件。一旦肠上皮屏障功能受到损害,将导致一系列严重疾病的发生,如炎症性肠病、内毒素血症、坏死性小肠炎等,均被证实与屏障功能的损伤密切相关。长期高脂饮食的人群罹患IBD的风险将显著上升同时其肠腔内次级胆汁酸的浓度也将显著上升。脱氧胆酸,次级胆汁酸的主要成分,被证实能对肠上皮屏障功能产生破坏作用。因此,能够拮抗脱氧胆酸引起的肠屏障功能损伤的物质对于上述疾病的预防及治疗有着较大的潜在价值。硫化氢,作为人体内的第三气体信号分子,其抗凋亡、抗炎、舒张血管等生理功能在近年来得到广泛研究;但值得注意的是,硫化氢对肠屏障功能保护作用的相关研究目前仍然较少。因此,本研究旨在探索一种硫化氢的供体,GYY4137,对脱氧胆酸钠(Sodium deoxycholate,SDC),即脱氧胆酸的钠盐,造成的肠屏障功能损伤的保护作用及其相关机制。[方法]为了选取建立SDC损伤肠屏障功能的最适作用浓度和时间,用浓度梯度的SDC(0.4mmol/L、0.8mmol/L、1.2mmol/L、1.6mmol/L、2.0mmol/L、2.4mmol/l)作用置于Transwell中培养的Caco-2细胞单层,并且每间隔30min测量TEER值来评估肠上皮屏障功能。通过评估跨上皮细胞电阻(Transepithelial electrical resistance,TEER)值和FD-40通透性,来验证浓度梯度的GYY4137(50umol/L、100umol/L、200umol/L)对SDC造成肠屏障功能损伤的保护作用。提取各处理组Caco-2细胞总蛋白,运用蛋白免疫印迹(Western blotting,WB)实验对ZO-1和Occludin表达量进行半定量检测。运用免疫荧光染色,对ZO-1和Occludin进行标记,观察各处理组紧密连接蛋白(Tight junction protein,TJP)在细胞间隙的排列分布情况。用WB对P-MLCK、MLCK、P-MLC2、MLC2水平进行半定量分析,验证在处理过程中P-MLCK-P-MLC2通路的状态。建立SDC损伤肠屏障功能小鼠模型,将受试小鼠分为对照组、单纯SDC处理组、单纯GYY4137处理组和SDC+GYY4137处理组。对各处理组小鼠体重、血浆FD-4浓度、肠黏膜组织学形态及评分进行记录。收集各处理组小鼠肠黏膜蛋白,对ZO-1和Occludin蛋白表达量运用WB进行半定量检测。基于Gene Expression Omnibus(GEO)数据库,GSE13378用300uM脱氧胆酸处理人类食管鳞状上皮细胞系,分别提取处理组和未处理组细胞系的mRNA,运用生物信息学的方法对两组标本行mRNA微阵列分析,筛选差异表达的基因,并行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of gene and genomes,KEGG)富集分析。[结果]作为能使TEER值发生显著下降的SDC最低浓度和最短处理时间,我们选取2mmol/L的SDC处理30min建立SDC损伤肠屏障功能细胞模型。GYY4137的存在能显著缓解SDC导致的Caco-2细胞单层TEER值下降和FD-40通透性升高。用SDC或GYY4137处理细胞模型30min并不会改变ZO-1和Occludin的表达量;但SDC的存在会使ZO-1和Occludin于细胞间隙上的分布发生紊乱,而GYY4137的存在能一定程度上逆转此作用。P-MLCK-P-MLC2通路在SDC的作用过程中发生激活,而GYY4137的存在会抑制此通路的激活,这也被认为是GYY4137调节SDC引起的TJP排列紊乱的具体机制。动物实验中,SDC能引起实验小鼠的体重下降、肠黏膜组织学评分升高和血浆中FD-4浓度升高;而GYY4137能逆转SDC引起的体重下降、组织学评分升高和血浆中FD-4浓度升高。WB结果提示在动物实验中,SDC能引起ZO-1和Occludin表达量减少,而GYY4137能上调TJP的表达。生信分析的结果提示,脱氧胆酸可导致食管黏膜上皮细胞132种基因的差异表达,这些基因涉及多个生理过程。[结论]在细胞实验中,SDC处理相对短的时间能使TJP的分布发生紊乱,进而破坏肠上皮屏障功能;GYY4137能通过抑制P-MLCK-P-MLC2通路的激活来调节TJP的分布,发挥屏障功能保护作用;在动物实验中,SDC处理相对长的时间能破坏小鼠肠黏膜屏障并下调TJP的表达水平;GYY4137能保护SDC引起的肠上皮屏障功能损伤并上调TJP的表达。通过生信分析,发现脱氧胆酸能导致食管黏膜上皮细胞中的多种基因出现表达异常,这些基因参与食管黏膜细胞系的多种生理过程。
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