应激性肝损伤差异基因表达及褪黑素和Pparα激动剂WY14643的保护作用

来源 :广东药科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:drg45tg54h4h
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
现在人们多数工作节奏快、生活压力高,持续的应激反应导致生活不规律,出现睡眠不足或质量下降等症状,此时机体激活“下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)”来维持内环境稳态。长期过度的应激反应更会使体内昼夜节律生物钟紊乱、进而导致神经功能调节失调、激素水平失衡和机体的物质代谢和能量代谢的紊乱。随着应激程度的加深和应激时间的延长导致机体自我调节修复的失代偿,将进一步诱发机体多系统多器官的病变和紊乱,如焦虑、失眠、抑郁、心脑血管疾病、糖尿病甚至恶性肿瘤的发生,作为机体营养物质代谢中枢的肝脏也会因应激而出现不同程度的失代偿进而导致肝损伤,被称为“应激性肝损伤”(Stress-induced injury,SLI)。SLI在人们的日常工作生活中是普遍存在的,如不及时加以干预,肝功能受损将逐渐发展为脂肪肝,重则肝纤维化甚至肝癌。目前,引起SLI的确切病因尚未彻底阐明,临床上仍缺乏对抗SLI的特效药物。因此,通过建立一个可模拟人体体内发生的应激性肝损伤的动物模型,利用差异基因表达筛选出应激相关基因,干预或逆转基因的表达,发现可用于诊断应激性肝损伤的生物标志物,或者寻找到可用于预防和治疗应激性肝脏损伤的新药,为临床诊断和治疗应激性肝损伤提供理论基础。本文主要通过以下几个章节进行研究:第一章:SD大鼠应激性肝损伤模型的建立及确认。(1)模型建立方法:采用水浸束缚法将14只大鼠每天束缚10小时(7:00a.m.-5:00p.m),水温20连续束缚21天建立大鼠SLI的模型。分为空白对照组(NC)和应激性肝损伤组(SLI)。(2)模型的确认:与NC组相比,慢性束缚应激大鼠体重减轻(P<0.001),肝脏系数(P<0.01)和肝脏湿干比重增加(P<0.001),表明在肝损伤的情况下发生了肝脏肿胀。另外血清学水平上CORT升高(P<0.001);血清AST(P<0.001)、ALT(P<0.001)和ALP(P<0.01)的升高证明水浸束缚大鼠的肝功能出现异常。HE染色结果表明,水浸束缚及由此导致的心理情绪应激会导致肝脏的器质性功能改变。以上结果共同证实了慢性水浸束缚引发应激,并且应激性肝损伤造模成功。第二章:应激性肝损伤差异基因表达及富集信号通路的生物信息学研究。通过对大鼠肝脏的转录组测序,找出NC组与SLI组的差异基因,GO和KEGG分析可能导致差异的通路,通过Cytoscape软件对找到的差异基因可视化展示,分析导致SLI的原因,拟找到关键基因和生物标志物。通过GO、KEGG和系统药理学分析,发现SLI发生时:(1)昼夜节律时钟基因受到影响,时钟节律被破坏如Arntl上调,Per1和Cry1下调;(2)昼夜节律时钟基因的表达异常导致肝脏的脂质代谢紊乱(包括脂质合成的增多(如Scd上调)、脂质分解的减少(如Cpt1a和Decr1下调)和脂质转运的障碍(如Pparα下调));通过检测血清TC(P<0.01)、TG(P<0.001)的水平,油红O染色验证肝脏脂质的累积情况。(3)致炎脂质合成的累积导致炎症反应及肝损伤的发生,如急性反应期蛋白Orm1上调、细胞因子Tnfaip3增多,引发SLI。血清炎症因子IL-1β(P<0.001)和TNF-α(P<0.001)的显著增加验证SLI时炎症反应增加。第三章:昼夜节律基因异常表达及褪黑素对应激性肝损伤的保护作用研究。通过转录组m RNA测序,基因差异表达分析发现,肝脏组织中参与时钟调控的基因Arntl在应激性肝损伤中出现高表达,Per1和Cry1出现低表达,而褪黑素(MLT)具有调节昼夜节律的作用。(1)本文使用2.5mg/kg的褪黑素(MLTL)和5mg/kg的褪黑素(MLTH)于造模前1小时进行干预,观察是否可以通过调节昼夜节律基因Arntl,进而发挥对抗因水浸束缚法造成的大鼠应激性肝损伤。(2)结果显示:(1)不同剂量褪黑素可增加应激大鼠的体重,降低肝脏系数和肝脏湿干比重;MLTH可降低大鼠血清CORT水平(P<0.05);MLTL和MLTH均可降低血清ALT(P<0.01,P<0.05)和AST水平(无统计学差异,P<0.01);HE染色观察改善肝脏组织学变化,说明褪黑素可有效对抗应激性肝损伤。(2)qPCR显示,与SLI组相比,MLTH可逆转Arntl m RNA的升高(P<0.05),MLTL和MLTH均逆转Cry1m RNA的下调,虽然无显著统计学差异,说明褪黑素改善了应激性肝损伤大鼠昼夜节律紊乱的状态。(3)与SLI组相比,MLTL和MLTH显著降低了血清TC水平(P<0.01,P<0.001),MLTH降低血清TG水平(P<0.05)、油红O染色可见改善了肝脏中脂质的积累。免疫组化法可见MLTL和MLTH均可增加肝脏中脂质代谢关键基因Pparα和Cpt1a蛋白表达,且高剂量组差异更显著(P<0.05,P<0.01)。(4)MLTL给药降低了血清的IL-1β和TNF-α(P<0.05)的含量,MLTH降低的水平更为显著(均为P<0.001);同时,MLTL和MLTH使肝脏中急性期蛋白Orm1和炎症因子Tnfaip3的m RNA表达较SLI组降低,表明褪黑素给药抑制SLI发生时的炎症反应。(5)Western blot显示大鼠应激后肝脏中Ampk、Pparα和Cpt1a蛋白含量减少,MLT给药后,三者表达情况均有不同程度的增加。(3)小结:给予褪黑素后,改善了应激大鼠昼夜节律紊乱的状态,降低了应激大鼠血清CORT、ALT、AST水平,阻止了肝脏脂肪变性的发生,降低致炎细胞因子的水平,抑制SLI发生时的炎症反应,作用机制与阻止Ampk、Pparα和Cpt1a蛋白含量的减少有关。第四章:Pparα在应激性肝损伤中的异常表达及其激动剂WY14643对应激性肝损伤的保护作用研究。通过转录组对mRNA测序和对基因差异表达的分析发现:肝脏组织中Pparα下调表达,本部分内容采用其激动剂WY14643观察对SLI的作用。(1)建立SLI模型,给予低剂量WY14643(WYL)0.5mg/kg和高剂量WY14643(WYH)1mg/kg造模前1小时进行干预。(2)实验结果表明:不同剂量WY14643给药后,大鼠体重较SLI组增加,肝脏系数和肝脏湿干比重较SLI组降低,血清CORT的升高也得到改善;与SLI组相比,WYL和WYH剂量依赖性地降低血清ALT和AST水平(P>0.05,P<0.05),也降低血清细胞因子IL-1β(P<0.01,P<0.001)水平,对TNF-α水平的改变无统计学差异;同时降低血清TC和TG水平(P>0.05),油红O染色可见改善了肝脏中脂质的积累。HE染色显示,WY14643给药可明显改善肝脏组织学变化。提示,WY14643具有抗SLI的药理学效应。(3)Pparα激动剂抗SLI机制研究:(1)WY14643对昼夜节律时钟的影响:与SLI组相比,WY14643给药可逆转Arntl m RNA(P<0.05,P<0.001)和Cry1 mRNA(P>0.05,P<0.01)的表达,提示Pparα激动剂也具有调控昼夜时钟节律的作用。(2)给予WYL和WYH后,免疫组化显示肝脏组织中Pparα(P<0.05,P<0.001)和Cpt1a(P>0.05,P<0.001)的表达量较SLI增多;肝脏中Orm1(P<0.01,P<0.001)和Tnfaip3(P<0.001,P<0.001)的m RNA表达较SLI组降低,表明WY14643给药可以阻止脂肪异常代谢和由于脂肪异常代谢导致的炎症反应。(3)WY14643能有效抑制应激性肝损伤后肝脏Ampk、Pparα和Cpt1a蛋白的降低,使Ampk增加5.3%和16.5%(P<0.01),Cpt1a表达增加3.4%和15.1%(P<0.01),低剂量WY14643使Pparα表达增加6.8%,但高剂量给药并未使Pparα表达增加。(4)小结:Pparα激动剂WY14643也可以通过调节昼夜时钟分子Arntl和Cry1纠正应激性肝损伤过程中脂质的异常代谢和炎症反应,恢复参与物质代谢和能量代谢的信号分子Ampk、Pparα和Cpt1a蛋白水平,达到抗SLI的作用。综上所述:SLI发生不是单一基因或者信号通路发生改变,而是机体的主要调控系统都发生了适应性的变化,可归纳为:昼夜节律时钟——内分泌——脂质代谢——免疫轴的改变。通过基因差异表达研究发现,昼夜节律的Arntl和Per1,以及脂质代谢的Pparα共同参与了SLI的发生。给予了昼夜节律调节剂褪黑素和脂质代谢调节剂Pparα激动剂WY14643可对抗SLI,其可能纠正了应激性肝损伤大鼠生物钟紊乱的状态,减少了肝脏脂质堆积,抑制了炎症反应的发生,作用机制与激活Ampk/Pparα/Cpt1a途径有关。
其他文献
目的:利用CRISPR-Cas9基因编辑技术针对肿瘤的突变位点进行基因修饰,增强肿瘤细胞的免疫原性,从而使得免疫细胞疗法针对低抗原性肿瘤细胞具有更好的效果,为增加肿瘤细胞的免疫识别靶点、增强抗肿瘤的特异性、拓展抗肿瘤的细胞免疫治疗奠定基础。方法:一、构建HLA-A2+的K562细胞株,以便于提呈插入的外源表位肽。从T2细胞c DNA中克隆出编码HLAA0201的全长基因序列,连接B2M后作为完整H
癌症日益威胁人们的身心健康,铂类金属配合物在抗肿瘤治疗上虽取得了良好的效果,但由于严重的毒副反应限制了其使用。近年来,铑配合物因有显著的抗肿瘤活性,成为当前抗癌药物研究的热点。线粒体是细胞能量中心,也是细胞新陈代谢的动力源泉,其含有的线粒体DNA(mt DNA)是其独有遗传复制系统,mt DNA编码的蛋白酶在维持呼吸链的稳定有巨大的作用。基于此,设计靶向线粒体并破坏线mt DNA结构的药物在抗肿瘤
目的与意义组织纤维化和严重的瘢痕形成是创伤愈合过程经常发生的不良事件,如果是发生在主要脏器会危及生命,大面积发生在体表会影响皮肤正常生理功能的发挥,而发生在颜面部位则会严重影响患者的自信。转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)是TGF-β超家族主要成员之一,在组织纤维化和瘢痕形成方面扮演重要角色,阻断TGF-β1活化的TGF-β/Smad信号
非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种脂毒性疾病,其中肝脂肪变性和氧化应激是关键的致病特征。近年来,我国NAFLD的患病率持续上升,在流行病学和发病机制上与肥胖有关。迄今为止,NAFLD的治疗仍是基于改善生活方式的基础治疗,尚无批准治疗NAFLD的特效药物。因此,探索NAFLD的发病机制将为临床药物研究提供新的启示,具有重要的现实
目的:从整体角度利用数据挖掘探讨番木瓜叶(CPL)多成分协同,通过多靶点和多器官治疗不同类型贫血的作用机制。方法:一、CPL化学成分、靶点的数据挖掘及贫血分型的建立。1)通过Pub Med数据库和CNKI数据库,检索CPL化学成分,构建化学成分数据库;2)通过Pub Chem数据库获得化合物的SMILES结构和“sdf”格式,使用Rcpi R包对化合物按照结构相似性进行聚类;3)利用TCMSP、P
纳米介孔材料的设计和合成在基础研究和实际应用中备受关注。与传统的实心纳米颗粒相比,非实心颗粒具有密度低,比表面积大和客体负载量高等优点。可渗透的中空结构不仅可以提供反应微环境,而且可以有效地分离物质,体现了这类纳米材料活性高,选择性强的特点,使其在催化,能量循环,药物存储和电化学等领域有广阔的应用前景。除内部结构之外,纳米材料外部形态的不对称性也一直是研究的热点,因为各向异性颗粒具有高度复杂的形态
目的:本研究制造出了一种智能响应型纳米粒,适用于癌症治疗的药物靶向递送和智能响应性释放。在该纳米递送系统中,最外层红细胞膜(RBC)整合了各种功能组件,包括叶酸(FA)配体修饰的靶向功能和聚乙二醇(PEG)修饰后的长循环功能;模型药物阿霉素(DOX)的化疗功能;聚多巴胺(PDA)近红外激光触发功能;二氧化锰(MnO2)微环境响应调节功能以及磁共振成像诊疗功能。方法:我们通过液相共沉淀法制得纳米级M
肥胖是一种慢性内分泌疾病,与糖尿病、非酒精性脂肪肝、高脂血症等代谢性疾病密切相关。目前,Orlistat是FDA批准的唯一OTC抗肥胖药,但现已因肝肾毒性而被FDA警告。因此,迫切需要找到一种新的安全、有效的抗肥胖药物。COST(平均Mw≤1000Da的壳寡糖)是由氨基葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖结合而成的天然产物。本课题组长期致力于COST降脂功能研究,前期实验表明COST具有良好抗肥胖作用,可有
目的:诱导Survivin抗原MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类表位肽的淋巴细胞,探究MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类表位肽诱导的淋巴细胞在抗肿瘤免疫反应中的功能特点。方法:一、用Net MHCIIpan 4.0和SYFPEITHI两个预测T细胞表位的在线预测系统对小鼠Survivin抗原15个氨基酸的MHC-Ⅱ类表位进行筛选。将筛选出的MHC-Ⅱ类表位肽进行合成,制成肽疫苗,免疫C57BL/6野生型小鼠,分离
研究背景:为了解决单一化疗选择性差、副作用大的临床治疗问题以及普通纳米粒在临床上的乏力表现,近几十年来开发了许多纳米载体系统,其治疗效果得到了不同程度的改善。然而,由于肿瘤复发中涉及耐药性和转移,因此单一化学疗法不再能满足多样化的治疗需求。最近,氧气供应纳米系统被证实可以从多方面提高治疗效果,运用这一概念将化疗-热疗法为主,氧气供应为辅,二者结合作为一种协同方法可能成为新的癌症治疗策略。本课题构建