旋毛虫肌幼虫Tsp43蛋白调控小鼠成肌细胞增殖分化的研究

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旋毛虫(Trichinella spiralis,T.spiralis)是一种寄生于哺乳动物骨骼肌细胞内的人畜共患线虫,呈全球性分布,可引起旋毛虫病(Trichinosis)。旋毛虫病对人类健康和畜牧业都造成了严重危害,是食源性人兽共患寄生虫病之一。旋毛虫新生幼虫从肠粘膜随全身血液循环入侵宿主骨骼肌细胞并形成保姆细胞(Nurse cell,NC),为旋毛虫肌幼虫提供适宜的生存环境。旋毛虫感染后NC的形成一直是研究热点,然而旋毛虫感染后肌细胞的改建机制以及促使NC形成的机制相关的研究较少,研究旋毛虫肌幼虫对肌细胞的改建有利于进一步阐明NC的形成机制及旋毛虫干扰骨骼肌修复机制。本研究收集旋毛虫肌幼虫粗提取物(Trichinella spiralis muscle larvae crude worm extract,TWCWE)、排泄分泌抗原(excretory secretory,ES)及Tsp43重组蛋白分别刺激C2C12细胞,建立体外感染的细胞模型。通过CCK-8法检测不同刺激浓度以及不同刺激时间的细胞存活数,结果表明C2C12细胞存活数随刺激浓度升高而增加,且三种抗原均诱导C2C12细胞增殖,最佳诱导时间为6 h。本研究通过实时荧光定量PCR(RT-q PCR)和Western Blot检测发现TWCWE、ML ES及Tsp43蛋白刺激均上调PI3K、AKT、NF-κB的表达(P<0.05),AKT与NF-κB的磷酸化水平显著增加(P<0.05)。且免疫荧光(Immunofluorescence,IF)结果显示,相较于对照组,Tsp43蛋白刺激组AKT荧光强度随刺激浓度升高而增强。利用DNA酶抑制剂金三羧酸(ATA)抑制Tsp43蛋白活性,Western Blot结果表明,ATA抑制TWCWE及ML ES对C2C12细胞PI3K、AKT、NF-κB的上调以及AKT、NF-κB磷酸化水平的上调(P<0.01),抑制通路激活。本研究利用RT-q PCR和Western Blot评估TWCWE、ML ES及Tsp43蛋白刺激C2C12细胞成肌调节因子(Myo D、Myf5)、配对核转录因子7(Pax7)、肌球蛋白重链(MYH)的表达变化,结果表明TWCWE、ML ES及Tsp43蛋白均显著抑制Myo D、Myf5、Pax7以及MYH基因及蛋白的表达(P<0.05)。利用ATA抑制Tsp43蛋白活性,Western Blot结果表明,ATA抑制TWCWE和ML ES刺激C2C12细胞中Myo D、Myf5、Pax7以及MYH的下调(P<0.01)。本研究通过RT-q PCR和Western Blot检测TWCWE、ML ES及Tsp43蛋白对细胞周期素依赖性激酶抑制因子(p21)与细胞周期启动因子(Cyclin D1)的影响,结果表明以上三种抗原均上调Cyclin D1的表达(P<0.01),下调p21的表达(P<0.05)。为进一步探究Tsp43蛋白对细胞周期的影响,本研究通过流式细胞术对不同浓度Tsp43蛋白刺激6 h的C2C12细胞进行细胞周期检测,结果显示,不同浓度Tsp43蛋白刺激引起G1、G2期细胞增加,S期细胞减少,且有浓度依赖性,说明Tsp43蛋白引起C2C12细胞G2/M期阻滞。利用NF-κB抑制剂Urolithin B预处理C2C12细胞检测通路被抑制对细胞周期相关因子表达的变化,Western Blot结果表明,Urolithin B处理C2C12细胞后,Cyclin D1蛋白表达上调和p21蛋白表达下调均被抑制,说明抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路能够干扰Tsp43蛋白对细胞周期相关因子的作用。综上所述,本研究证明TWCWE、ML ES及Tsp43蛋白能够通过激活成肌细胞中PI3K/AKT/NF-κB通路,干扰成肌细胞周期,造成G2/M期阻滞,从而调控成肌细胞增殖分化程序,为NC形成提供有利条件。Tsp43蛋白是其中发挥主要作用的蛋白,参与调控成肌细胞增殖分化的全过程,极可能参与NC形成,可作为研究NC形成机制的主要候选蛋白。本研究从旋毛虫肌幼虫干扰成肌细胞增殖分化的角度阐述旋毛虫感染后肌细胞的改建,为日后进一步研究NC形成的分子机制提供理论依据和基础数据。
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