血液净化治疗对多脏器衰竭犬血浆磷脂代谢与凋亡信号途径的影响及分子机制研究

来源 :新疆医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:gjsh
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目的:观察CVVHDF治疗MODS犬的生命体征、外周血单核细胞功能、器官功能的影响和对器官组织病理损害的影响;探讨并揭示MODS病变过程中内质网应激反应相关凋亡信号转导异常表达的分子机制,及CVVHDF减轻机体细胞凋亡的作用机制;通过血浆磷脂代谢分析发现和判别MODS过程中和给予CVVHDF治疗时血浆生物标记物的差异,进一步探讨CVVHDF治疗MODS犬过程中对血浆磷脂代谢的影响,为MODS的诊断及治疗提供新的思路。方法:(1)选取Beagle犬作为研究对象,通过“二次打击”的方法建立MODS犬模型;随机分为CVVHDF组和MODS组,两个组相应的给予CVVHDF治疗24h和不给予任何治疗作为实验对照,设定建模开始时为T1时间点,MODS犬建模成功时为T2时间点,分别设定CVVHDF治疗后的6h、12h和24h时为T3、T4和T5,监测两组实验动物在T1T5时间点的生命体征(体温、血压、心率)、器官功能(肝功能、肺功能和肾功能)、外周血单核细胞功能(抗原的呈递、分泌功能和凋亡)的变化情况;(2)在T5时间点处死两组的实验犬,留取肝脏、肺脏和肾脏的组织样本,在组织水平上使用HE染色法和TUNEL法观察各个脏器的组织病理学改变和组织细胞凋亡的差异。(3)体内实验部分:选取MODS组和CVVHDF组的肝脏、肺脏和肾脏组织样本,通过实时荧光定量PCR(Quantitative Real Time PCR,qRT-PCR)检测上述组织中JNK、CHOP和Caspase-12的mRNA表达量差异。(4)体外实验部分:体外分别针对JNK、CHOP和Caspase-12三个基因位点各设计四条不同的干扰序列,完成Human JNK、Human CHOP和Human Caspase-12 shRNA慢病毒载体的构建;用构建的慢病毒表达载体和包装质粒共转染293T细胞完成病毒的包装,收集病毒原液并测定滴度;体外培养人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cell,HUVEC),用慢病毒的阴性对照和包装好的慢病毒感染HUVEC,感染成功后通过Western Blot和qRT-PCR方法评价干扰载体对靶基因的干扰效果并得到稳定株,给予饥饿处理后构建内质网应激凋亡模型;使用两组在T1T5各时间点的血清对内质网应激凋亡模型的培养及诱导,并使用Western Blot、qRT-PCR检测目的基因的mRNA和蛋白和的表达,使用流式细胞术检测HUVEC的凋亡水平。(5)采用超高效液相-四级杆-飞行时间串联质谱(UPLC/Q-TOF MS)联用技术,建立稳定的血浆磷脂反相色谱和质谱分离条件,采用ESI+和ESI-两种离子模式,建立了全面、快速分析血浆中磷脂成分的分析方法,并采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对数据进行处理和分析比较,对MODS组和CVVHDF组血浆中的磷脂成分进行快速定性分析研究,最终确定CVVHDF治疗MODS犬过程中对血浆磷脂代谢的影响。结果:(1)MODS模型建立成功后实验犬均出现不同程度的体温升高、心率加速和血压降低,MODS组的上述指标在T3T5时间点与T1时间点相比具有显著性差异(P<0.05),CVVHDF组的上述指标随治疗时间延长均有不同程度好转,且在T3T5时间点与MODS组相比均具有显著性差异(P<0.05)。所有MODS犬模型的心功能、肝功能、肺功能和肾功能均有不同程度的损伤;CVVHDF组的实验犬在经由CVVHDF治疗后与成模时(T2)相比均有不同程度好转,且在T3T5时间点与MODS组相比具有显著性差异(P<0.05)。MODS组中的外周血单核细胞的抗原呈递和分泌功能均有明显受损,早期和晚期凋亡水平明显升高;与MODS组相比CVVHDF组中单核细胞的抗原呈递和分泌功能得到明显改善,早期和晚期凋亡水平明显降低,且在T3T5时间点相比均有显著性差异(P<0.05)。(2)在组织水平上,MODS组的肝脏、肺脏和肾脏均出现明显的病理学损伤,CVVHDF组的损害程度与MODS组相比明显减轻;与MODS组相比,CVVHDF组实验犬肝脏、肺脏和肾脏组织细胞的凋亡指数明显降低。(3)体内实验部分:使用qRT--PCR方法检测两组实验犬肝脏、肺脏和肾脏中JNK、CHOP和Caspase-12的mRNA表达水平,结果显示CVVHDF组中,肝脏、肺脏和肾脏组织中上述三个基因的mRNA表达水平普遍低于MODS组,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)体外实验部分:分别将JNK、CHOP、Caspase-12构建的4个shRNA干扰载体进行测序,经过比对发现重组克隆中插入片段序列与设计的oligo序列完全一致,认为JNK-shRNA、CHOP-shRNA、Caspase-12-shRNA慢病毒载体构建成功;分别将JNK、CHOP、Caspase-12构建好的4个shRNA慢病毒载体进行慢病毒滴度测定,结果显示所有构建好的慢病毒载体滴度均大于108,提示慢病毒滴度质量合格;分别将JNK-shRNA、CHOP-shRNA和Caspase-12-RNA转染HUVEC进行验证,验证结果发现所有慢病毒均成功感染HUVEC,经由Western Blot和qRT-PCR进行沉默效果检测发现在所有转染成功的shRNA中JNK-shRNA4、CHOP-shRNA1和Caspase-12-shRNA1的沉默效果最好,故选用上述3个shRNA感染后的靶细胞成功构建稳定株。通过使用Western Blot和qRT-PCR的方法检测发现在shRNA干扰前CVVHDF组JNK、CHOP和Caspase-12的mRNA、蛋白和HUVEC凋亡水平均随造模时间的延长而降低,组间比较显示CVVHDF组上述指标水平均显著低于MODS组,差异在T2T5时间点均具有显著性差异,提示CVVHDF治疗可减轻由“二次打击”所造成的凋亡效应,机制可能与降低体内JNK、CHOP和Caspase-12基因的表达有关;进一步的,在经shRNA慢病毒特异性沉默JNK、CHOP和Caspase-12基因后,MODS组和CVVHDF组上述基因的mRNA、蛋白与HUVEC的凋亡水平与干扰前相比均有显著降低,且在T1T5时间点差异均有统计学差异,提示CVVHDF治疗可通过抑制JNK、CHOP和Caspase-12的表达而降低HUVEC的凋亡水平。(5)经UPLC/Q-TOF MS检测,并通过PCA和PLS-DA进行数据处理后发现在MODS模型建立以后(T2),溶血磷脂酰胆碱(LPCs)、鸟氨酸、脯氨酸、蛋氨酸等水平呈现下降趋势,肉碱、游离脂肪酸(FFA)、磷脂酰胆碱(PC)、溶血磷脂酰乙醇胺(LPEs)和胆汁酸的水平升高;MODS组内T4时间点与T2时间点相比较发现正磷酸、苯基丙氨酸、苏氨酸、酪氨酸、肉碱、亮氨酸和LPE水平升高,同时硫酸对甲酚、脯氨酸、柠檬酸、游离脂肪酸、神经髓鞘磷脂(SMs)等水平出现下降;CVVHDF组内T4与T2时间点相比发现蛋氨酸、脯氨酸、精氨酸和赖氨酸的水平出现回升,同时肉碱、SMs和正磷酸水平发生下降;另外,在T4时间点,CVVHDF组中的柠檬酸、胆碱、LPCs、LPEs、MAGs、马尿酸和对甲酚硫酸盐等代谢物水平较MODS组水平高,而肉毒碱和PC38:4的水平出现显著下降。结论:CVVHDF治疗可显著改善MODS犬生命体征的紊乱,纠正主要脏器功能和组织病理学的损害,同时可提升外周血单核细胞抗原呈递、分泌功能和减轻凋亡效应。CVVHDF治疗后可降低由内质网应激所导致的JNK、CHOP和Caspase-12基因及其蛋白的表达水平,减弱组织细胞凋亡,抑制MODS的损伤作用。MODS状态下血浆磷脂代谢发生异常分布,CVVHDF治疗可改善这种磷脂代谢的紊乱,并通过调控多种脂代谢和氨基酸代谢过程维持机体的代谢平衡。
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