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目的:支气管哮喘和慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)的病理生理过程中都伴有气道炎症反应,但它们的发病机制目前尚未阐明,可能与细胞内钙稳态失衡有关。瞬时受体电位(transient receptorpotential,TRP)基因编码一种通透钙离子(Ca2+)的阳离子通道。TRPC通道是TRP家族重要成员,是目前离子通道领域研究的热点之一。TRPC包括TRPC1-7,研究提示[1,2],TRPC可能在气道炎症反应中起重要作用,但是TRPC在气道炎症反应中的具体作用及机制目前尚无报道。本课题探究了TRPC在慢性哮喘小鼠肺组织中的表达以及TRPC6在气道上皮细胞炎症反应中的作用及机制,将有助于阐明气道炎症反应的分子机制,为炎症性疾病的临床药物治疗提供新的靶点。 方法:(1)随机将BALB/c小鼠分成对照组和哮喘组。应用5%卵白蛋白(ovalbumin,OVA)腹腔注射致敏和雾化激发的方法制备小鼠慢性哮喘模型,对照组用生理盐水代替OVA,从气道反应性、支气管肺泡灌洗液(bronchial alveolar lavage fluid,BALF)中白细胞计数与分类、肺组织的病理变化三方面证实哮喘模型建立成功。RT-PCR法检测小鼠肺组织TRPC mRNA和免疫组织化学染色法观察肺组织TRPC1、TRPC6与细胞核转录因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)的蛋白表达水平的变化。(2)细胞水平上:①采用RT-PCR、Western blot和免疫荧光化学法检测TRPC6 mRNA和蛋白在人气道上皮细胞株(16HBE)的表达情况。②使用不同剂量的TRPC6高选择性激动剂Hyp9和siRNA以改变TRPC6的功能或表达后,RT-PCR和ELISA法检测16HBE细胞炎症因子IL-8、IL-6 mRNA表达和蛋白分泌情况。③采用1μg/ml的LPS分别作用于培养的16HBE细胞0h、0.5h、2h、6h、12h、24h,应用RT-PCR和Western blot法检测LPS对TRPC6的影响,以及RT-PCR和ELISA法检测炎症因子IL-8、IL-6的mRNA表达和蛋白分泌情况。为了进一步了解TRPC6的表达上调与LPS诱导16HBE细胞炎症反应的关系,本课题使用TRPC6特异性激动剂Hyp9(10μM)和siRNA以改变TRPC6的功能或表达后,应用RT-PCR和ELISA法观察LPS诱导的炎症反应的变化。④用RT-PCR和ELISA法分别检测不同剂量的TLR4特异性抑制剂CLI-095对LPS(1μg/ml)诱导16HBE炎症因子IL-8、IL-6mRNA表达和蛋白分泌的影响;并用RT-PCR、Western blot法分别检测CLI-095(5μM)对LPS(1μg/ml)诱导16HBE细胞TRPC6 mRNA和蛋白表达的影响。⑤LPS(1μg/ml)分别处理16HBE细胞0h、0.5h、2h、6h、12h、24h后,RT-PCR、Western blot、免疫荧光化学法分别检测16HBE细胞NF-κB P65mRNA、蛋白表达与核转位的情况;并用RT-PCR、Western blot、免疫荧光化学法分别检测CLI-095(5μM)对LPS(1μg/ml)诱导16HBE细胞NF-κB P65 mRNA和蛋白表达以及核转位的影响;通过Hyp9(10μM)激活TRPC6通道和siRNA沉默TRPC6基因,应用RT-PCR、Western blot、免疫荧光化学法进一步证实NF-κB介导TRPC6的致炎症作用。 结果:(1)RT-PCR结果显示,正常小鼠肺组织表达TRPC1、TRPC2、TRPC3、TRPC6 mRNA,而慢性哮喘小鼠肺组织TRPC1和TRPC6 mRNA表达显著增高;免疫组化实验进一步观察到,哮喘小鼠肺组织的气道上皮细胞和浸润的炎症细胞中TRPC1、TRPC6和NF-κB P65蛋白表达显著增高,相关性分析显示,TRPC1和TRPC6蛋白的表达水平均与气道反应性、白细胞总数、嗜酸性粒细胞以及NF-κB P65蛋白的表达水平显著相关,NF-κB P65蛋白的表达水平也与气道反应性、白细胞总数以及嗜酸性粒细胞显著相关。(2)细胞水平上,①RT-PCR结果表明,TRPC6 mRNA在16HBE细胞上有表达;Western blot和免疫荧光化学法结果进一步表明,TRPC6蛋白不仅有表达,而且主要定位于细胞膜上。②Hyp9开放TRPC6通道后16HBE细胞的炎症反应明显增强,表现为IL-8和IL-6 mRNA表达和蛋白分泌增加。而基因沉默TRPC6后Hyp9的致炎效应被明显消弱,这更进一步证实了Hyp9的致炎效应是依赖TRPC6而实现的。③LPS处理16HBE细胞后,应用RT-PCR和Western blot检测LPS对TRPC6表达的影响,结果显示,LPS作用2h后TRPC6 mRNA和蛋白表达开始增高,一直持续到24h。与此同时,IL-8 mRNA表达和蛋白分泌6h开始增高,持续到24h;而IL-6 mRNA表达2h开始增高,6h后蛋白分泌才开始增高,亦持续到24h。结果表明,LPS可诱导16HBE细胞发生炎症反应,且这种炎症反应可能与TRPC6的表达增加有关。进一步研究显示,LPS和Hyp9均使16HBE细胞中IL-8和IL-6mRNA表达和蛋白分泌增加;Hyp9能使LPS诱导16HBE细胞炎症反应进一步增强。而TRPC6 siRNA能抑制LPS诱导16HBE细胞炎症反应,进一步证实TRPC6可介导LPS诱导的气道上皮细胞炎症反应。④TLR4的特异性抑制剂CLI-095呈剂量依赖性抑制LPS诱导的细胞因子IL-8和IL-6的mRNA表达和蛋白分泌,其中1μM CLI-095即可发挥显著抑制效应,5μMCLI-095抑制效应更为明显。同时,5μM CLI-095也能抑制LPS诱导的16HBE细胞TRPC6 mRNA和蛋白表达。这些结果表明,LPS是通过TLR4上调TRPC6的表达并引起炎症反应。⑤LPS(1μg/ml)作用16HBE细胞6h后,NF-κB P65 mRNA和蛋白表达开始增高,持续到24h;核转位现象2h后逐渐出现,随着时间的延长,核转位的蛋白越来越多。进一步的实验表明TLR4的抑制剂CLI-095可以抑制LPS诱导的16HBE细胞中NF-κB P65表达上调以及核转位。另外,LPS和Hyp9均使NF-κB P65 mRNA和蛋白表达增加以及蛋白核转位,而LPS和Hyp9的共同作用与单独的LPS或Hyp9相比,NF-κB P65mRNA和蛋白表达以及蛋白核转位现象更为明显。而TRPC6 siRNA则抑制LPS诱导的16HBE细胞NF-κB P65蛋白表达。以上结果表明,NF-κB可介导TLR4/TRPC6通路的致炎症作用。 结论:(1)正常小鼠肺组织上有TRPC1、TRPC2、TRPC3和TRPC6 mRNA表达;人气道上皮细胞株16HBE上有TRPC6 mRNA和蛋白的表达,而且蛋白主要定位在细胞膜上。(2)慢性哮喘小鼠肺组织的TRPC1和TRPC6 mRNA和蛋白表达水平显著增高,与气道炎症呈显著相关。(3)在细胞水平上证实TLR4/TRPC6/NF-κB信号转导通路介导气道上皮细胞炎症反应。综上所述,本研究发现了 TLR4/TRPC6/NF-κB信号转导通路参与了慢性哮喘气道炎症反应,这不仅为气道炎症性疾病发病机制补充新的内容,也为呼吸道疾病的临床防治提供新的思路。