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流行病学研究显示低血清维生素D水平与炎症性肠病(IBD)患者的发病率,疾病严重程度和不良预后有关,但是其机制不明。肠道屏障功能异常在IBD的发病机理中扮演着一个关键的角色,大量内毒素和(或)病原微生物等经受损肠黏膜进入体循环,通过多种机制增加肠通透性,诱发和加重肠道炎症。此次研究的目的是利用DSS诱导的急性结肠炎小鼠模型,探讨活性维生素D[1,25(OH)2D3]通过修复肠上皮屏障缓解结肠炎的机制。为了明确1,25(OH)2D3能够改善和减轻DSS诱导的小鼠急性结肠炎症。将8-10周的C57BL/6野生型小鼠进行2.5%DSS诱导的急性结肠炎造模实验,分别设置为对照组(Ctr1组)、模型组(DSS组)和治疗组(DSS+VD组),给予不同处理。模型组小鼠每天给予0.05%乙醇PBS溶液(10ul/g),治疗组小鼠每天给予1,25(OH)2D3(0.5ug/kg)处理,均为腹腔注射。急性造模期第1-7天,两组均给予2.5%DSS饮水,炎症恢复期第8-10天,两组均换为正常饮水;对照组则全程给予正常饮水。每日测量小鼠体重、饮水量,观察小鼠粪便性状以及隐血程度。结果显示:1,25(OH)2D3能明显缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状,包括:DSS+VD组小鼠结肠长度长于DSS组,而体重(body weight,BW)降低程度,DAI评分(disease activity index)以及病理学评分明显低于对照组。同时,1,25(OH)2D3处理可以明显降低结肠组织中髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性,炎症细胞浸润,促炎性细胞因子(如IL1-α、IL6、IL8等)表达,以及提高抗炎因子IL10的表达。这些提示我们1,25(OH)2D3确有缓解和治疗DSS诱导的小鼠炎症性肠炎的作用。Claudin家族是紧密连接蛋白的重要组成,具有决定紧密连接通透性的作用。有研究表明临床IBD病人结肠组织中Claudin4表达明显降低。为了进一步明确1,25(OH)2D3是否可以调控Claudins,我们通过Western blot、IHC以及组织免疫荧光实验检测DSS诱导的小鼠结肠组织中的连接蛋白表达,相比较对照组,1,25(OH)2D3能显著上调紧密连接蛋白Claudin4的表达。为了进一步明确1,25(OH)2D3是否可以通过稳定肠道上皮屏障进而缓解结肠炎的症状,我们通过体内荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖(fluorescein isothiocyanate dextran,FITC-D)渗透实验,发现1,25(OH)2D3处理可以明显降低DSS处理的小鼠血浆中FITC-D浓度;另外1,25(OH)2D3处理可以保护DSS对杯状细胞的损伤。同时我们也发现DSS+VD组小鼠结肠组织连接蛋白(Claudin4,Occludin)的表达明显增加。另外利用Caco-2单层细胞建立体外DSS诱导模型,通过检测单层细胞跨膜电阻(electrical resistance,TEER)值我们发现,1,25(OH)2D3可以明显提高DSS诱导后的TEER值,并且恢复Claudin4的表达。这些结果提示我们1,25(OH)2D3可以通过促进连接蛋白的表达提高肠道上皮细胞的屏障作用,进而缓解结肠炎症。VDR作为1,25(OH)2D3的核受体,可以结合下游基因启动子区域的VDRE序列调控基因的转录表达,在此基础上我们经过生物信息学分析,发现了Claudin4基因的promoter区有VDR的结合位点,提示1,25(OH)2D3可能通过VDR调控Claudin4的表达。另外我们发现VDR高表达质粒可以提高Claudin4的mRNA水平,VDR敲除的小鼠结肠组织中Claudin4的表达明显低于野生型小鼠,进一步提示我们Claudin4可能是VDR的下游靶基因。本研究结果表明在DSS诱导的急性结肠炎小鼠模型中,1,25(OH)2D3能够通过促进紧密连接蛋白如Claudin4的表达,提高肠道上皮屏障作用,修复损伤的肠粘膜,抑制炎症渗透,降低炎症因子IL1-α、IL6、IL8等表达水平,进而缓解结肠炎症状。本研究结果不仅阐述了 1,25(OH)2D3治疗结肠炎症的部分作用机制,而且也为活性维生素D在防治IBD中提供了理论和实验依据。