溃疡性结肠炎大鼠结肠粘膜ITF表达与MAPK/ERK信号通路及溃结灵的作用

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溃疡性结肠炎(UC)是一种病因未明确的慢性非特异性结肠炎症,主要累及直肠、结肠。临床上治疗多以抗炎、调节免疫为主。近年研究发现,肠道损伤后,除炎症损伤因素外,修复因素也在病程的发展中起着同样重要的作用,两者的相互作用决定了病情的转归,许多生长因子参与了整个修复过程。随着研究的发展,一些生长因子新制剂也逐渐应用于炎症损伤的治疗,并取得不错的效果。肠三叶因子(ITF)是近年发现的一种由杯状细胞分泌主要分布于肠道的新型细胞生长因子,与其它肠道保护修复因子(MUC2、EGF、TGF-α等)一起共同作用,具有很强的细胞保护作用,可明显减轻多种损伤因子介导的肠粘膜损伤。因此,研究中药复方对这些特异保护因子的调节作用,有望为UC治疗提供新的思路。  溃结灵是经验方,以清热健脾活血为治则,临床上取得良好的疗效。前期研究采用三硝基苯磺酸法(TNBS)制作UC大鼠模型,发现溃结灵能明显减少UC大鼠结肠溃疡个数和面积,改善结肠粘膜炎症和水肿等病理变化,降低Toll样受体、IL-1β、TNF-α、NF-κB等炎症因子的表达。同时还能增加造模10天模型大鼠结肠粘膜ITF、MUC2以及pERK1/2、pMEK1/2的表达。本研究拟继续从促粘膜修复方面入手,观察溃结灵对IITF的表达及其信号转导通路相关蛋白ERK、MEK磷酸化动态变化的影响,探讨溃结灵治疗UC的更深层次作用机理。为中药新药开发及临床应用开辟新的思路。  1溃结灵对UC大鼠结肠粘膜超微结构的影响  研究发现,UC病变主要限于肠粘膜和粘膜下层,且以溃疡和炎症变化为主。本实验在前期病理形态研究基础上,进一步观察了该方对不同阶段溃疡性结肠炎大鼠模型超微结构变化的影响,从形态学方面探讨溃结灵的药理作用。大鼠随机分为四组:正常组、模型对照组、溃结灵组和阳性药SASP组。分别在治疗3天、7天、14天后各组随机抽取8只大鼠处死并称取结肠重量及采集结肠粘膜标本。实验观察可见,溃结灵组及SASP组大鼠一般情况较模型组好,恢复较快。电镜下观察,3天模型组大鼠结肠粘膜上皮表面微绒毛减少,变短,扭曲,线粒体肿胀,内容物丢失,细胞器减少,细胞质液化溶解,腺上皮细胞间连接稍松散,肠腺杯状细胞排列紊乱,细胞内颗粒稀少,呈排空状态;7天超微结构有所改善,肠腺杯状细胞排列较整齐,细胞内颗粒有所增加;14天杯状细胞颗粒较丰富,胞吐较活跃;3、7、14天大鼠肠质量指数均明显高于正常组(P<0.01),提示炎症引起上皮细胞及细胞连接的损伤,但随着时间的延长,其自身有一定的修复作用。3天溃结灵组及SASP组大鼠结肠粘膜上皮表面微绒毛稍减少,腺上皮相互连接紧密,肠腺杯状细胞排列整齐,胞内颗粒丰富,胞吐正常;7天杯状细胞胞吐渐变活跃;14天肠腺几乎全由杯状细胞组成,胞吐十分活跃;3、7、14天大鼠肠质量指数与模型组相比,均显著降低(P<0.01),表明溃结灵能够减轻TNBS大鼠的炎症程度,减少溃疡发生以及结肠组织超微结构损伤,促进杯状细胞的分泌,进而加快肠道粘膜重建和溃疡修复过程。  2溃结灵对UC大鼠结肠粘膜不同时点ITF基因和MUC2蛋白表达的影响  ITF和MUC2都是由杯状细胞分泌的细胞保护因子,两者相互协同,在胃肠道上皮保护和促进粘膜愈合方面发挥着重要的作用,与UC的修复愈合关系密切。本研究观察溃结灵对TNBS法大鼠模型结肠组织ITF基因及MUC2蛋白表达动态变化的影响,深入探讨其作用机制。方法及治疗同前述,治疗结束后,快速处死大鼠并采集结肠标本,选择结肠病变相同部位剪取小块组织,固定包埋切片,免疫组化法检测MUC2;余下粘膜用Trizol提取总RNA,RT-PCR法检测ITFmRNA的表达。结果显示,模型大鼠结肠组织3、7天ITFmRNA相对表达量明显低于正常组(p<0.01,p<0.01),14天时则与正常组无明显差异(p>0.05);模型组结肠组织MUC2蛋白表达量3天时较正常组降低,但无统计意义(p>0.05),7天时有所升高,与正常组无明显差异(p>0.05),14天时明显高于正常组(P<0.05)。与模型组相比,溃结灵组和SASP组3、7、14天ITFmRNA相对表达量均明显增高(P<0.01,P<0.05, P<0.01);MUC2蛋白表达量与模型组相比,3天时溃结灵组和SASP组明显增高(P<0.01,P<0.05),7天和14天二者也均明显高于模型组(P<0.05, P<0.05)。提示溃结灵有促进TNBS法UC大鼠模型结肠组织ITF基因和MUC2蛋白表达上调的作用,这可能是溃结灵治疗作用的关键靶点。  3 UC大鼠结肠粘膜EGF基因和TGF-α蛋白表达的动态变化及溃结灵对其的影响  TGF-α与EGF同属EGF超家族成员,能通过结合并激活EGF受体而发挥作用,在粘膜保护和肠道疾病修复机制中占有重要地位。*本研究观察了EGF基因和TGF-α蛋白表达在溃疡性结肠炎大鼠模型中的动态变化及药物对其的影响,并探讨其中的作用机理。方法、治疗及样本采集同前,结肠粘膜EGF表达检测采用RT-PCR方法,TGF-α蛋白表达检测采用免疫组织化学方法。结果显示,模型组动物结肠粘膜EGF基因表达3d时较正常组明显下降(p<0.05),7d、14d表达逐渐升高,与正常组无差异;TGF-α蛋白表达3d时较正常组稍有降低,7d、14d表达逐渐升高,但均无统计意义(p>0.05)。与模型组比较,溃结灵及SASP给药组3d、7d、14d结肠粘膜EGF基因表达量逐渐增高,其中14d有显著差异(p<0.01);溃结灵给药组及SASP给药组3d、7d、17dTGF-α蛋白表达逐渐升高,但只有溃结灵给药组14d时有显著差异(p<0.01)。提示,溃结灵对TNBS法UC大鼠模型结肠粘膜EGF基因和TGF-α蛋白表达有上调作用,可能是其发挥促粘膜修复的机制之一。  4溃结灵对UC大鼠结肠粘膜pERK1/2、pMEK1/2蛋白水平动态变化的影响  Ras/MEK/ERK通路广泛存在于真核细胞内的一条重要信号转导通路,是许多因子发挥作用的关键信号通路,参与调节细胞的分化、增生、和凋亡等过程。而胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK1/2)是细胞信号中传递丝裂原信号的关键激酶,被激活的ERK可诱导细胞产生分裂、增殖。本研究观察溃结灵对TNBS法UC大鼠模型结肠粘膜pERK1/2、pMEK1/2蛋白水平的影响,对其作用机制进行探讨。采用溃结灵对TNBS法UC大鼠模型进行治疗,治疗及标本采集方法同前并提取全细胞蛋白,运用蛋白免疫印迹(Western blot)方法对pERK1/2和pMEK1/2的蛋白表达水平进行检测,以GAPDH作为内参,以目的蛋白与GAPDH密度的比值作为目的蛋白的相对含量,进行组间比较分析。结果显示,3d时模型组pERK1/2蛋白相对含量与正常相比无显著差异(p>0.05),7d时较正常组高但无显著差异(p>0.05),14d时明显高于正常组(p<0.05);3d时溃结灵组和SASP组pERK1/2蛋白相对含量与模型组相比无显著差异(p>0.05),7d时,SASP组较模型组高但无统计意义(p>0.05),而溃结灵组明显高于模型组(p<0.05),14d时溃结灵组及SASP组均明显高于模型组(p<0.01)。3d时模型组pMEK1/2蛋白相对含量与正常组相比无明显差异(p>0.05),7d及14d时明显高于正常组(p<0.01);3d时溃结灵组和SASP组的pMEK1/2蛋白相对含量与模型组相比无显著差异(p>0.05),7d、14d时溃结灵组及SASP组均明显高于模型组(p<0.01, p<0.05,)。提示溃结灵对TNBS法UC大鼠模型结肠粘膜pERK1/2、pMEK1/2蛋白表达有上调作用,ERK信号通路可能是溃结灵保护修复大鼠UC模型肠道损伤粘膜的转导途径之一。  总之,ITF作为肠粘膜重要的保护因子,重建过程中的修复因子,其与粘糖蛋白的相互作用,能增强粘液凝胶层对粘膜表面损害物质的抵抗;而与EGF、TGF-α等生长因子的相互作用,又能对肠粘膜损伤迅速做出反应,促进细胞的迁移增殖,加速粘膜的重建修复。本研究结果显示,清热健脾活血中药复方溃结灵能够改善UC大鼠结肠粘膜的超微结构,上调3d、7d、14dITF基因、MUC2蛋白表达,上调14dEGF基因、TGF-α蛋白以及pERK1/2蛋白表达。综合这些研究结果分析,溃结灵在UC大鼠结肠粘膜损伤早期就对ITF及MUC2起调节增强作用,二者相互作用,增强了对结肠粘膜的保护作用,及时阻止病变进一步恶化,并在修复阶段与其它两个生长因子EGF及TGF-α一起协同作用,通过激活ERK信号转导通路,刺激大鼠UC肠道上皮细胞的移行增殖,加速损伤修复。  本研究对ITF及MAPK信号传导通路在肠损伤修复中的动态变化作了一个初步的探讨,为以后探讨中药复方的疗效机制提供新思路。
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