表儿茶素对脂多糖诱导的急性肺损伤炎症反应的影响及机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tj_tong
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目的:分析近十年来全球针对急性肺损伤治疗的研究热点。评价表儿茶素对LPS诱导的急性肺损伤的作用并探讨其作用机制。方法:第一部分:探讨近十年针对急性肺损伤治疗的研究热点。利用Web of Science对2012-2021年有关急性肺损伤治疗的文献进行了全面的在线检索。使用文献计量在线分析平台(http://bibliometric.com/)和VOSviewer 1.6.15(Leiden University,Leiden,The Netherlands)进行文献计量学分析。第二部分:制备小鼠急性肺损伤模型,探讨表儿茶素对急性肺损伤的作用及差异基因分析。通过对小鼠腹腔注射LPS(30mg/kg)建立死亡率高于70%的脓毒症急性肺损伤模型,以灌胃的方式每12h给予表儿茶素(EC,15mg/kg),观察记录小鼠的生存情况。将32只C57BL6/N小鼠分成4组:对照组(n=8),LPS诱导ALI组(n=8),ALI+EC治疗组(n=8),EC对照组(n=8)。对照组小鼠腹腔注射5ml/kg生理盐水,半小时后生理盐水5ml/kg灌胃,12h后再等量生理盐水灌胃一次,共2次;LPS诱导急性肺损伤组小鼠腹腔注射LPS(10mg/kg),半小时后生理盐水5ml/kg灌胃,12h后再等量生理盐水灌胃一次,共2次;EC治疗组小鼠腹腔注射LPS(10mg/kg),半小时后EC(15mg/kg)灌胃,12h后再等量EC灌胃一次,共2次;EC对照组小鼠腹腔注射5ml/kg生理盐水,半小时后EC(15mg/kg)灌胃,12h后再等量EC灌胃一次,共2次。各组小鼠在LPS造模24h后处死。动态监测动物模型一般状态、体重,对比小鼠肺组织病理学、肺泡毛细血管屏障功能和肺脏炎症等指标,确认急性肺损伤模型建立成功,并评价EC的作用。在LPS模型组和EC治疗组各随机抽取3个肺组织样本,通过高通量测序检测两组小鼠肺组织中基因表达变化,获得差异表达的基因并进行分析。第三部分:探讨表儿茶素减轻LPS诱导急性肺损伤的作用机制。利用计算机辅助药物设计的方法,分析嘌呤能受体P2Y2蛋白的空间结构及与EC的作用方式。动物实验部分将32只实验小鼠分成4组:对照组(n=8),LPS诱导急性肺损伤组(n=8),LPS+EC治疗组(n=8),EC对照组(n=8),造模方式同第二部分。Western blot法检测肺组织匀浆中NLRP3及其下游ASC、Caspase-1、IL-1β蛋白表达情况。ELISA法检测IL-1β及IL-18表达情况。使用TUNEL法检测各组小鼠肺组织切片焦亡情况。细胞实验部分体外建立RAW264.7小鼠巨噬细胞LPS诱导炎症模型。首先通过细胞活力检测,确定EC单独作用4h后的安全浓度范围。使用P2Y2受体及NLRP3炎症小体共同的激动剂ATP(2.5m M)建立体外LPS(500ng/m L)介导的RAW264.7细胞NLRP3炎症小体激活模型,并通过不同浓度EC干预(50u M-200u M),显微镜观察不同组别细胞形态变化。ELISA法检测各组培养基上清中IL-18、IL-1β表达水平。Western blot法检测RAW264.7细胞单药LPS组、LPS+ATP组及使用不同浓度EC干预后NLRP3及相关ASC、Caspase-1及P2Y2受体的表达情况。最后,我们使用既往被证实有效的P2Y2受体抑制剂ARC118925xx(10u M)来验证P2Y2是否对NLRP3炎症小体具有活化作用,本部分同样是通过Western blot法完成的。结果:有关急性肺损伤治疗的出版物数量在2020年激增。在近十年出版物总数量方面,中国和美国占据主导地位。在研究领域方面,呼吸系统、药理学和分子生物学分列前三。关键词分析结果显示,针对急性肺损伤治疗的研究热点主要分为基础研究、临床研究和针对SARSCo V-2的相关研究三部分。临床研究方面,研究热点集中在冠状病毒、疾病转归、队列研究、机械通气等方面。其中,“冠状病毒”特别是针对SARSCo V-2的相关研究成为2019年后位居首位的研究热点。基础研究方面,脂多糖诱导的动物及细胞模型、炎症通路、氧化应激、炎症因子表达、mi RNA等是近十年来的研究热点。近2年来,mi RNA是位居基础研究首位的热点,NLRP3的相关研究正逐渐成为新的研究热点。与正常对照组相比,腹腔注射致死剂量LPS组小鼠(ALI组)出现懒动、寒战,反应能力(捕捉时躲避能力)及对抗外界阻力(在粗糙的平面上对抗向尾部方向的施力)明显降低。EC治疗组小鼠(ALI+EC组)虽然同样出现了上述懒动、寒战,反应能力、对抗外界阻力能力下降,眼周分泌物增多及腹泻等表现,但程度轻于单纯ALI组。ALI+EC组自LPS腹腔注射24h后出现死亡,至注药后72h共死亡6只,生存率达40%,相较ALI组有统计学差异(P<0.001)。体内实验证明,LPS诱导的急性肺损伤造模成功。EC对LPS诱导的ALI有保护性作用,具体表现为减轻小鼠肺组织病理损伤,改善小鼠肺泡毛细血管屏障功能,降低炎症因子TNF-α、IL-6及氧化应激产物MAD的表达等。通过对小鼠肺组织转录因子高通量测序,共发现LPS组与LPS+EC组相同m RNA表达共26811组。相较LPS+EC组,LPS组上调m RNA 174组,下调m RNA 123组。其中LPS+EC组较LPS组nlrp3和p2ry2表达明显降低,差异有统计学意义(P<0.01)。经过预测,nlrp3和p2ry2存在相互作用的可能。我们将表儿茶素与P2Y2靶点蛋白进行了分子对接。分子对接结果表明,EC与嘌呤受体P2Y2存在很好的结合作用且匹配度高,结合能为-7.86kcal/mol。ELISA结果显示,LPS组小鼠血清IL-18、IL-1β表达较正常对照组明显升高,相较于LPS组,LPS+EC组IL-18、IL-1β表达有所下降,差异有统计学意义(P<0.001)。各组实验小鼠BALF中炎症因子表达趋势同血清。通过Western blot检测,小鼠肺组织LPS组NLRP3及其活化相关蛋白ASC、Caspase-1表达较正常组明显增加,炎症小体下游炎症因子IL-1β表达亦明显增加。经EC干预后,上述蛋白表达明显降低。以上体内实验结果证明,EC可抑制LPS诱导的ALI小鼠NLRP3炎症小体的活化。此外,我们还进行了P2Y2受体的Western blot检测,结果提示LPS组P2Y2受体表达量明显增高,使用EC治疗后,P2Y2受体表达量有所下降,差异有统计学意义(P<0.001)。我们通过体外实验进一步探讨相关机制,实验结果显示,使用CCK-8检测不同浓度EC(50u M-200u M)作用RAW264.7细胞4h后细胞增殖情况,EC浓度大于400u M的剂量下细胞存活率明显下降,差异有统计学意义(P<0.001)。我们对RAW264.7细胞进行药物处理后进行ELISA检测。较正常对照组,LPS组细胞上清IL-1β及IL-18表达增多。加入ATP后,IL-1β及IL-18表达较单药LPS组明显增加。加入不同浓度EC后,IL-1β及IL-18表达量均较LPS+ATP组减少。RAW264.7细胞Western blot检测结果显示,较正常对照组,加入LPS后NLRP3相关蛋白及P2Y2受体表达量升高。200u M EC可同时使P2Y2受体、NLRP3及其活化相关蛋白表达下降,差异有统计学意义(P<0.001)。在LPS基础上加入ATP后,NLRP3、Caspase-1、ASC及P2Y2受体表达量均明显升高,且不同浓度EC(50u M-200u M)均对上述蛋白表达有抑制作用,差异有统计学意义(P<0.001)。结果表明在LPS与ATP共作用使NLRP3炎症小体活化后,50u M-200u M的EC对NLRP3炎症小体的活化及P2Y2受体的表达有抑制作用。为了进一步验证P2Y2受体与NLRP3小体活化的关系,我们使用了已被证实对P2Y2受体具有抑制作用的抑制剂AR-C118925xx(10u M)与LPS共作用。Western blot检测结果显示,AR-C118925xx对P2Y2受体表达有抑制作用。在LPS作用RAW264.7细胞后,P2Y2受体及NLRP3相关蛋白表达均明显升高,加入AR-C118925xx抑制了NLRP3及相关蛋白表达,其作用与EC(200u M)干预效果相似。结论:近2年来全球针对ALI治疗的出版物数量明显增加,或与新冠爆发有关。中、美两国占据有关ALI治疗研究的主导地位。针对NLRP3炎症小体的研究正逐渐成为ALI治疗的研究热点。表儿茶素可以通过减轻ALI肺组织病理损伤、改善肺泡毛细血管通透性、下调炎症因子及氧化应激产物表达来减轻LPS诱导的ALI小鼠肺部炎症损害。表儿茶素对ALI小鼠肺组织中NLRP3炎症小体活化有抑制作用,这一作用是通过抑制P2Y2受体功能实现的。
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