LRG1促进小鼠碱烧伤后角膜纤维化的作用和机制研究

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目的:富亮氨酸的核苷-2-糖蛋白-1(Leucine-richα-2-glycoprotein-1,LRG1)是一种新型的促纤维化因子,参与调节转化生长因子-β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)信号通路。目前其在角膜纤维化反应中的作用仍不清楚,本文拟建立小鼠碱烧伤模型及进行LRG1等处理,探讨LRG1在小鼠碱烧伤后的促纤维化作用及机制。方法:1、碱烧伤后小鼠角膜LRG1的变化及其对纤维化的影响用免疫荧光及蛋白免疫印迹(Western Bolt,WB)检测碱烧伤后小鼠角膜中LRG1的表达水平。碱烧伤后用LRG1溶液点眼或结膜下注射LRG1干扰RNA(siLRG1)抑制LRG1表达,通过免疫荧光检测α-平滑肌肌动蛋白(Alpha-smooth muscle actin,α-SMA);WB检测促纤维化指标α-SMA、胶原蛋白Ⅰ(Collagen type Ⅰ,Collagen Ⅰ)、结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)的表达情况,探究LRG1表达水平对碱烧伤后角膜纤维化的影响。2、LRG1对中性粒细胞浸润的影响及与纤维化作用的关系通过流式细胞术检测LRG1对碱烧伤小鼠角膜中中性粒细胞(PE-CD11b、APC-Ly6G双阳细胞)浸润水平的影响。从小鼠骨髓提取中性粒细胞进行Transwell实验,检测LRG1对中性粒细胞的趋化作用的影响。免疫荧光共标α-SMA和Ly6G检测碱烧伤后LRG1表达水平与角膜纤维化和中性粒细胞浸润水平的关系。给经LRG1治疗的碱烧伤小鼠结膜下注射Ly6G中和抗体来清除中性粒细胞,通过免疫荧光检测α-SMA的表达情况;WB检测促纤维化指标α-SMA、CTGF的表达情况,来探究中性粒细胞对LRG1调控纤维化作用的影响。体外培养小鼠角膜上皮干/祖细胞系(mouse corneal epithelial stem/progenitor cell line,TKE2)。TKE2分别与LRG1、中性粒细胞、及两者一起共培养,免疫荧光检测α-SMA表达水平;WB检测促纤维化指标α-SMA、Collagen Ⅰ、CTGF的表达情况,评价LRG1及中性粒细胞对TKE2纤维化的影响。3、LRG1对IL-6/Stat3信号通路的作用及其与纤维化和中性粒细胞浸润的关系用LRG1处理碱烧伤小鼠和小鼠骨髓中分离的中性粒细胞,WB检测LRG1对信号传导与转录激活因子3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3,Stat3)磷酸化水平、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平的影响。清除LRG1治疗碱烧伤小鼠角膜中的中性粒细胞;TKE2分别与LRG1、中性粒细胞及两者共培养。WB检测Stat3磷酸化及IL-6水平,探究中性粒细胞对LRG1调节IL-6/Stat3信号通路的影响。给经LRG1治疗的碱烧伤小鼠结膜下注射Stat3抑制剂抑制Stat3活化,流式细胞术检测抑制IL-6/Stat3通路对LRG1促中性粒细胞浸润的影响,WB检测α-SMA、Collagen Ⅰ、CTGF的表达,评价LRG1的促纤维化作用与IL-6/Stat3通路的关系。结果:1、碱烧伤后小鼠角膜LRG1表达增加并促进角膜纤维化(1)碱烧伤后的72h小鼠角膜中LRG1蛋白表达水平升高,提示LRG1参与碱烧伤后角膜修复。(2)LRG1促进碱烧伤小鼠角膜中α-SMA、CTGF、Collagen Ⅰ蛋白的表达,增强纤维化水平。使用特异性的siLRG1沉默LRG1,角膜纤维化水平降低。提示LRG1参与并促进碱烧伤后角膜纤维化。2、LRG1通过促中性粒细胞浸润增强碱烧伤后角膜纤维化(1)LRG1促进碱烧伤后小鼠角膜中中性粒细胞的浸润;Transwell实验表明LRG1可以提高中性粒细胞的迁移水平。提示LRG1对中性粒细胞有趋化作用。高水平LRG1可促纤维化及增加中性粒细胞浸润;沉默LRG1则纤维化水平降低同时中性粒细胞浸润减少。提示LRG1的促纤维化作用与中性粒细胞浸润程度相关。(2)当角膜内中性粒细胞被清除时,LRG1的促角膜纤维化作用被抑制,提示LRG1可能通过中性粒细胞来介导促角膜纤维化作用。(3)LRG1、中性粒细胞均可促进TKE2细胞的纤维化,且中性粒细胞增强了LRG1促纤维化作用,提示中性粒细胞介导LRG1的促纤维化作用。3、LRG1通过IL-6/Stat3信号通路调控中性粒细胞浸润和纤维化(1)LRG1可提高碱烧伤后角膜上皮和体外中性粒细胞中的Stat3的磷酸化水平和IL-6的表达;清除角膜中的中性粒细胞则角膜上皮的IL-6/Stat3信号通路被抑制;且中性粒细胞可显著增强TKE2中LRG1激活IL-6/Stat3通路的作用。提示LRG1可以激活碱烧伤后角膜及TKE2的IL-6/Stat3信号通路,且该作用由中性粒细胞介导。(2)抑制Stat3活化降低LRG1的促中性粒细胞浸润作用,同时LRG1的促角膜纤维化也被抑制,提示LRG1通过激活IL-6/Stat3通路促纤维化和中性粒细胞浸润。结论:LRG1通过调节IL-6/Stat3信号通路促进角膜纤维化,该作用可能由中性粒细胞介导。因此,LRG1可作为治疗角膜纤维化的一个新策略。
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