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目的: 以高渗诱导下的人角膜上皮细胞(HCECs)为研究对象,模拟干眼症患者的眼表微环境,研究自噬是否通过调控NLRP3炎症小体的激活来介导干眼炎症反应。 方法: 将永生化的人角膜上皮细胞(12-SV40细胞系)分别置于500 mOsm渗透压培养基2h、4h、6h、8h、10h、12h模拟眼表炎症下的上皮细胞,设正常渗透压培养基组(对照组,培养基渗透压为310 mOsm)。用real-time PCR检测HCECs中炎症小体各组分NLRP3、ASC、caspase-1的mRNA的相对表达量的变化趋势反映,Western-blot检测LC3-II的蛋白水平表达变化趋势反映细胞自噬的水平,并选择出最合适的高渗透压刺激时间为细胞模型进行后续实验。在细胞培养基预先加入自噬抑制剂3-MA使3-ma浓度分别达到0、2.5、5、7.5、10mmol/L,将HCECs置于含自噬抑制剂3-MA的细胞培养基预处理3h后,予500mOsm高渗透压(HOP)刺激,同时设310 mOsm正常渗透压(NOP)组验证高渗诱导炎症模型建议模型是否成功,用Western-blot检测LC3-II的蛋白表达水平变化反映自噬水平的变化。用real-time PCR检测HCECs炎症小体各组分NLRP3、asc、caspase-1;炎症因子IL-1β、IL-6、IL-8的mRNA基因表达水平,用免疫荧光方法观察LC3的荧光聚集变化情况。根据ATG-5基因序列设计合成靶向人ATG-5的干扰RNA,同时设正常渗透压对照组(NOP)、高渗透压对照组(HOP)、阴性转染加高渗透压对照组(HOP+siNC)和转染加高渗透压(HOP+siATG-5)组。用同样的方法检测上述炎症因子、炎症小体组分、细胞自噬相关基因及细胞凋亡的表达变化。 结果: 1.建立人角膜上皮细胞炎症模型 根据Real-time PCR检测结果显示:与正常渗透压组相比较,2h高渗透压刺激组的NLRP3的mRNA相对表达量升高不明显,差异无统计学意义(p>0.05),而4h高渗透压刺激组、6h高渗透压刺激组、8h高渗透压刺激组、10h高渗透压刺激组、12h高渗透压刺激组的NLRP3的mRNA相对表达量均升高,差异有统计学意义(P<0.05)。同时,Western-blot检测结果显示:与正常渗透压组相比较,2h高渗透压刺激组、4h高渗透压刺激组的LC3的蛋白表达水平升高(P<0.05),而6h高渗透压刺激组、8h高渗透压刺激组、10h高渗透压刺激组、12h高渗透压刺激组的LC3的蛋白表达水平明显升高(P<0.01)。将各组结果进行比较,发现6h高渗透压刺激组Real-time PCR和Western-blot检测结果与2h高渗透压刺激组、4h高渗透压刺激组相比有统计学意义(P<0.05),与8h高渗透压刺激组、10h高渗透压刺激组、12h高渗透压刺激组相比无统计学意义(p>0.05)。因此,我们选择6h高渗透压刺激作为该细胞干眼模型的条件。 2.改变人角膜上皮细胞自噬水平后对高渗环境下人角膜上皮细胞炎症小体各组分表达、炎症因子表达、自噬相关基因及凋亡的表达情况 在自噬抑制剂3-MA对HCECs预处理3h后,予500mOsm高渗透压(HOP)刺激6h。Western-blot检测结果显示,与单纯高渗透压组相比较,不同抑制剂浓度梯度下(2.5、5、7.5、10mmol/L),LC3-II的表达均下降(P<0.05),p62的表达当3-MA抑制剂浓度≥7.5 mmol/L时均升高(P<0.05),ATG-5的表达改变无统计学意义(p>0.05),当3-MA抑制剂浓度≥7.5 mmol/L时,NLRP3表达明显升高(P<0.05),因此我们设定3-MA浓度为10 mmol/L作为后续实验的条件。Real-time PCR检测结果显示,与单纯高渗透压组相比较,3-MA+高渗透压的IL-1、βIL-6及IL-8mRNA相对表达量升高(P<0.05);与单纯高渗透压组相比较,3-MA+高渗透压的ASC、NLRP3及caspase-1的mRNA相对表达量升高(P<0.05)。 在成功转染siATG-5后,予500mOsm高渗透压(HOP)刺激6h。Western-blot检测结果显示,与普通渗透压组、单纯高渗透压组及siNC+高渗透压组相比较, siATG-5+高渗刺激组ATG-5蛋白表达量明显下降(P<0.01);与,普通渗透压组相比,p62的表达在siATG-5+高渗刺激组明显上升(P<0.05);siATG-5+高渗刺激组与普通渗透压组相比LC3-II的表达改变无统计学意义(p>0.05),与siNC+高渗透压组相比LC3-II的表达明显降低;与其他各组相比,siATG-5+高渗刺激组的NLRP3蛋白表达量明显上升。Real-time PCR检测结果显示,与普通渗透压组、单纯高渗透压组及siNC+高渗透压组, siATG-5+高渗刺激组的IL-1β、IL-6、IL-8、NLRP3、caspase-1及ASC的mRNA相对表达量均升高(P<0.05)。 结论: 1.高渗刺激下的HCECs,细胞的自噬水平明显升高,并且炎症小体各组分表达明显升高,自噬参加了高渗诱导下HCECs的炎症小体激活及后续炎症反应的调控。 2.无论通过何种途径抑制自噬(3-MA或者siRNA转染沉默基因)都能使高渗状态下HCECs的NLRP3炎症小体(NLRP3、caspase-1)及炎症因子(IL-1β)表达升高,细胞凋亡增加。自噬可以通过减少NLRP3炎症小体的激活在干眼的发生和发展中起作用。