表没食子儿茶素没食子酸酯在海水淹溺性肺损伤中的作用机制研究

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研究背景:海水淹溺性急性肺损伤(Seawater aspiration-induced acute lung injury, Seawateraspiration-induced ALI)是海水淹溺后的严重并发症。不可控性的炎症反应是海水淹溺性ALI的主要发病机制,同时海水有着其特殊的理化因素及细胞外液的高渗性。JAK/STAT1是炎症反应中的重要信号转导通路,在诱导上皮细胞凋亡中也起到重要作用,同时JAK,STAT1又能够被细胞外液的高渗环境激活,因此,我们考虑JAK/STAT1通路可能在海水淹溺性ALI炎症反应及上皮细胞凋亡中起到重要的作用。表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin-3-gallate,EGCG)是绿茶中儿茶素的主要活性成分,是STAT1的抑制剂。近年来大量文献报道EGCG具有抗肿瘤抑制肿瘤生长及转移的作用,除此以外在糖尿病,帕金森,老年痴呆等疾病中都有较好的疗效。研究表明EGCG能够通过抑制STAT1的活性,降低心肌细胞缺血再灌注损伤,而EGCG在肺损伤特别是海水淹溺性ALI中会起到什么样的作用,有待我们进一步研究。研究目的:1.观察EGCG对海水淹溺性ALI炎症反应及上皮细胞凋亡的作用;2.探讨JAK/STAT1通路在海水淹溺性ALI发病中的作用;3.探讨EGCG保护海水淹溺性ALI的作用机制。研究意义:通过离体及活体实验,探讨EGCG保护海水淹溺性ALI的作用机制,明确JAK/STAT1通路在海水淹溺性ALI发病中的作用机制,为海水淹溺性ALI的治疗提供新的思路。实验方法:1.动物实验(1)雄性SD大鼠(180-220g),暴露气管并气管内滴注配方海水4ml/kg建立海水淹溺性ALI模型。随机分为五组:正常组(n=8),海水损伤后1小时组(n=8),3小时组(n=8),6小时组(n=8),12小时组(n=8)。分别在致伤后1,3,6,12小时检测动脉血氧分压,IL-1,IL-10,TNF-α炎症因子含量,PCR检测JAK,STAT家族各成员的mRNA,Western blot检测STAT1,P-STAT1的蛋白含量。并进行组织病理学检测。(2)雄性SD大鼠(180-220g)。随机分为四组:①正常组:暴露气管并术前半小时腹腔注射1ml生理盐水(n=12);②EGCG组:暴露气管并术前半小时腹腔注射10mg/kg EGCG溶于1ml生理盐水中(n=12);③海水组:暴露气管后气管内滴注配方海水4ml/kg并致伤前0.5小时腹腔注射1ml生理盐水(n=12);④海水+EGCG组:暴露气管后气管内滴注配方海水4ml/kg并致伤前0.5小时腹腔注射10mg/kgEGCG溶于1ml生理盐水中(n=12)。于致伤后0-3小时动态观察动脉血氧分压变化,致伤后6小时检测肺干湿重比,肺泡灌洗液蛋白含量,IL-1,IL-10,TNF-α炎症因子含量,PCR检测STAT1mRNA含量,Western blot检测STAT1,P-STAT1,caspase-3,P21的蛋白含量,荧光TUNEL,免疫组化,电镜观察肺组织超微结构及组织病理学检测。2.细胞实验(1)培养NR8383细胞,指数生长期的NR8383细胞无血清饥饿16小时后,分为四组:正常组,EGCG组(10цM EGCG干预细胞),海水组(30%海水干预细胞),海水+EGCG组(10цM EGCG干预细胞后0.5小时再给予30%海水干预细胞)。海水干预6小时后取细胞上清液检测IL-1,IL-10,TNF-α炎症因子含量,PCR检测JAK1,JAK2,STAT1的mRNA含量,Western blot检测JAK1,P-JAK1,JAK2,P-JAK2,STAT1,P-STAT1含量。(2)培养A549细胞,指数生长期的A549细胞无血清饥饿16小时后,分为两步实验:第一步用不同浓度海水干预细胞,分为五组:正常组,10%海水组,20%海水组,30%海水组,40%海水组,干预细胞后6小时流式细胞术检测细胞凋亡程度;第二步用EGCG干预细胞,分为四组:正常组,EGCG组(10цM EGCG干预细胞),海水组(30%海水干预细胞),海水+EGCG组(10цM EGCG干预细胞后0.5小时再给予30%海水干预细胞),干预细胞后6小时流式细胞术检测细胞凋亡率。实验结果:1.海水淹溺性ALI在6小时损伤最重,STAT1在损伤后1小时即升高6小时表达量达最高值。造模成功后检测组织病理学,动脉血氧分压,炎症因子,蛋白表达量指标,结果显示组织病理学检测肺组织明显水肿,炎细胞浸润,随着时间延长肺损伤程度逐渐加重,在6小时点肺损伤程度最重。致伤后出现明显低氧血症。IL-1,TNF-α促炎因子明显升高,IL-10抑炎因子明显下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。STAT1蛋白表达量在损伤后1小时开始升高6小时达最高,此后开始下降。2.在体内实验中EGCG预处理能够减轻肺组织炎症并抑制肺组织细胞凋亡。通过体内实验观察组织病理学,动脉血氧分压,肺含水量,炎症因子,蛋白表达量,凋亡,超微结构等指标明确EGCG对海水淹溺性ALI的保护作用。结果显示EGCG预处理组能够减轻海水淹溺性ALI导致的低氧血症,差异具有统计学意义(P<0.05);减轻肺水肿,降低肺泡灌洗液蛋白含量,差异具有统计学意义(P<0.05);降低IL-1,TNF-α促炎因子,升高IL-10抑炎因子,差异具有统计学意义(P<0.05);Western及免疫组化结果均显示能够降低STAT1,P-STAT1蛋白的表达量;Western结果显示能够降低STAT1下游P21及caspase-3的蛋白表达量;荧光TUNEL结果显示能够减少组织细胞凋亡;电镜观察肺组织超微结构及组织病理学检测均显示能够减轻肺水肿,炎细胞浸润程度。3.在离体实验中EGCG预处理能够减轻NR8383细胞炎症反应并抑制A549细胞凋亡。通过离体实验观察炎症因子,蛋白表达量,流式检测细胞凋亡率指标明确EGCG在离体细胞中对炎症反应及细胞凋亡的影响。结果显示EGCG预处理能够减轻海水干预NR8383细胞的炎症反应,降低IL-1,TNF-α促炎因子,升高IL-10抑炎因子,差异具有统计学意义(P<0.05),降低P-JAK1, P-JAK2,STAT1,P-STAT1的蛋白含量,对JAK1,JAK2总蛋白含量无明显影响。用不同浓度海水干预A549细胞后显示随着海水浓度的升高A549细胞的凋亡率升高(P<0.05),EGCG预处理后可以降低海水干预后引起A549细胞的凋亡率(P<0.05)。结论:1.海水淹溺性ALI中STAT1表达明显升高,且STAT1的激活与海水淹溺性ALI的损伤程度相关。2. EGCG能够减轻海水淹溺性ALI中肺组织炎症反应,减轻肺水肿及血管通透性,这与其负调节JAK/STAT1通路有关。3. EGCG能够减轻海水淹溺性ALI中肺泡上皮细胞的凋亡,这与其负调节JAK/STAT1通路及凋亡蛋白caspase-3,P21有关。
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