姜黄素对博来霉素所致人胚肺成纤维细胞纤维化的影响

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肺纤维化(Pulmonary Fibrosis,PF)是一种间质性疾病,由多种病因综合作用所导致,其具体发病机制不明,主要症状包括细胞外基质的异常沉积、进行性瘢痕组织的形成以及肺成纤维细胞的异常增殖,有较高的死亡率和较大的治愈难度。姜黄素(Curcumin)是姜科植物姜黄的根茎中分离出来的主要活性物质,有广泛的生物学活性,有研究表明姜黄素可诱导肺成纤维细胞的凋亡,其机制可能与激活Caspase3等蛋白酶有关,但姜黄素是否可通过调节其它凋亡相关因子的表达而抗纤维化尚未深入研究。  目的:  本研究使用博来霉素(bleomycin,BLM)一次性作用于人胚肺成纤维细胞HFL1建立体外肺纤维化模型,之后使用不同浓度姜黄素进行干预,探索姜黄素能否通过调节凋亡相关因子Bax、Bcl-2的表达,从而提高Bax/Bcl-2比值来促进建模后HFL1的凋亡,减少CTGF、COL1的合成与分泌,进而延缓肺纤维化的进展。为临床使用姜黄素治疗肺纤维化提供新的实验依据。  方法:  1.建立HFL1纤维化模型:培养人胚肺成纤维细胞,之后接种到96孔板中,用含0.5%FBS的Hams F-12K培养基培养24小时,之后分别向内加入不同浓度的博来霉素,24小时后各向内加入等量MTT溶液,继续培养4小时后,在酶标仪上检测各孔的吸光值,检测不同浓度博来霉素对HFL1生长的影响;培养人胚肺成纤维细胞,之后接种到6孔板中制成细胞爬片,用含0.5%胎牛血清的培养基培养细胞24小时,之后分别向内加入不同浓度的博来霉素,作用24小时后通过Masson染色观察博来霉素处理后HFL1的形态并成像,进而确定博来霉素建立体外肺纤维化模型的适宜浓度。  2.给药:人胚肺成纤维细胞培养、传代,种植于6孔板内,设置6组实验:1组(对照组);2组(BLM100μg/mL);3组(姜黄素50μM);4组(BLM100μg/mL+姜黄素12.5μM);5组(BLM100μg/mL+姜黄素25μM);6组(BLM100μg/mL+姜黄素50μM)。设计的各实验组均置于37℃,5%CO2细胞培养箱内培养,各实验组细胞用含0.5%胎牛血清(FBS)的培养基处理24小时后,向1组和3组各加入2mL含0.5%FBS的培养基,其余各组均加入2mL含100μg/mL BLM的0.5%FBS培养基;继续培养24小时后向1组和2组各加入2mL含0.5%FBS的培养基,向4组加入含12.5μM姜黄素的0.5%FBS培养基2mL,向5组加入含25μM姜黄素的0.5%FBS培养基2mL,向3组和6组分别加入含50μM姜黄素的0.5%FBS培养基2mL,之后在无菌恒温培养箱内培养24小时。  3.检测方法:采用MTT法检测各组人胚肺成纤维细胞的活力;采用ELISA法检测各组细胞上清液中CTGF、COL1的浓度;采用免疫荧光法观察各组细胞凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2)的表达强弱;采用Western Blot法检测各组细胞凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2)的表达情况。  4.统计学处理:数据采用GraphPad Prism5对样本进行处理,针对组间比较,采用单因素方差分析(One-way ANOVA)对数据进行处理,针对两两比较,采用Newman-Keuls Multiple Comparison Test检验处理样本数据,差异有统计学意义时P<0.05。  结果:  1.MTT法检测结果显示:随博来霉素浓度的升高,人胚肺成纤维细胞的活力逐渐降低,当博来霉素浓度为100μg/mL时,与对照组相比已有显著差异;Masson染色结果显示:随博来霉素浓度的升高,人胚肺成纤维细胞功能活跃,体积增大,合成胶原蛋白,染成蓝色,胶原蛋白越多,蓝色越深,但当博来霉素浓度达到100μg/mL及以上后,部分细胞功能静止,体积减小,胶原蛋白合成减少,细胞凋亡增多。最终确定博来霉素建立体外肺纤维化的适宜浓度为100μg/mL。  2.MTT法检测各组细胞结果显示:随姜黄素浓度的升高,建模后的人胚肺成纤维细胞的活力逐渐降低,呈现剂量依赖性,且各组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。  3.ELISA法检测结果显示BLM组(2组)细胞上清液中CTGF、COL1的浓度明显高于其它各组;实验4、5、6组随姜黄素浓度的升高,细胞上清液中CTGF、COL1的浓度依次递减;姜黄素组(3组)细胞上清液中CTGF、COL1的浓度最低(P<0.05)。  4.免疫荧光观察结果显示对照组Bax的荧光信号表达最弱,Bcl-2的表达最强;BLM组BLM组(2组)细胞中Bax蛋白的表达较弱,Bcl-2的表达较强;实验4、5、6组随姜黄素浓度的升高,细胞中Bax蛋白的表达逐渐增强,Bcl-2蛋白的表达逐渐减弱。  5.Western Blot检测结果显示除对照组(1组)外,BLM组(2组)细胞中Bax蛋白的表达量最低,Bcl-2蛋白的表达量最高;实验4、5、6组随姜黄素浓度的升高,细胞中Bax蛋白的表达量逐渐增加,Bcl-2蛋白的表达量逐渐降低,Bax/Bcl-2的比值逐渐增高,差异具有统计学意义(P<0.05)。  结论:  1.姜黄素能降低博来霉素所致纤维化的人胚肺成纤维细胞上清液中CTGF、COL1的含量,其降低程度与姜黄素的剂量成正比,在肺纤维化的发展进程中起保护作用。  2.姜黄素对肺纤维化的干预和治疗机制可能和上调凋亡相关蛋白Bax的含量、下调凋亡相关蛋白Bcl-2的含量,提高Bax/Bcl-2的比值诱导造模后HFL1的凋亡有关。
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