Nrf2在溃疡性结肠炎患者中的表达及其与氧化应激的关系

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溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是一种病因尚不十分清楚的直肠和结肠慢性非特异性炎症性疾病。其主要症状为腹痛、腹泻、粘液脓血便等,主要侵犯远端结肠及直肠的粘膜层及粘膜下层,并向近端结肠扩展,以致侵及整个结肠。近年来大量临床资料显示该病的发病率显著增高。UC病程长,病变范围广泛,呈慢性持续性,且易癌变,越来越受到国内外人士的广泛重视,被WHO视为最难治的疾病之一。由于其确切的发病机制尚不明确,临床上至今没有特异性的根治措施。一些研究发现UC的抗氧化剂防御网络的作用与活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)及活性氮(Reactive Nitrogen Species,RNS)的产生过程中的作用是不平衡的。氧化应激引起氧自由基的大量表达,往往会导致脂肪、蛋白质和DNA的损伤,在UC的发病中起着重要的作用(诱导或加重UC),被认为是参与肠道炎症发生发展的一个重要因素。Nrf2(NF-E2related factor2)属于CNC(cap'n'collar)转录因子家族成员之一,广泛存在于机体多个组织器官中,有亮氨酸拉链结构,能活化ARE而启动多种抗氧化反应和解毒基因,从而调节体内多种细胞预防蛋白,对外源性有毒物质尤其敏感,在参与细胞抗氧化应激诱导的外源性有毒物质的防御机制中发挥重要的作用。Kelch样ECH结合蛋白1(Kelch-likeECH associating protein1,Keap1)是Nrf2的重要受体,影响Nrf2的表达。生理状态下,Nrf2位于细胞质中,与Keap l结合,处于被抑制状态,且被泛素蛋白酶体途径迅速降解。当受到氧化应激信号刺激后,Nrf2迅速与变构的Keap1解耦连,以稳定状态转位进入细胞核,与小Maf蛋白结合形成异二聚物,再与基因中的抗氧化反应元件(ARE)结合,增加ARE介导的靶基因表达,从而调控抗氧化基因的转录与翻译,如谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-glutamyl cysteine synthetase,γ-GCS),谷胱甘肽-s-转移酶(GST),苯鲲还原酶1(NQO1),UDP-葡萄糖苷酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferases,UGT),环氧化物水解酶(epoxide hydrolase)等。Nrf2的激活受多个水平的调控,主要涉及Nrf2与Keap1的相互作用以及依赖于介导Nrf2稳定性的机制。Nrf2从Keap1上解离有两种机制:亲核物质或ROS的直接攻击作用;Keap1被磷酸化的间接作用。目前一些研究认为蛋白激酶C(PKC)、促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)等途径也参与了Nrf2/ARE信号通路的激活并调控其依赖的基因的表达。此外,TauCI(牛磺醋氯胺,被激活的中性粒细胞中的一个产物)能增加Nrf2向核内转移,增加Nrf2与ARE的结合;在内质网中,增加的非折叠蛋白可经由胰腺内质网激酶(PERK)途径磷酸化Nrf2而激活Nrf2。最近多项研究发现,Nrf2与炎症性疾病关系密切,参与炎症的发生及发展。Nrf2在大多数炎症性疾病中高表达,抑制炎症的进一步发展,但Nrf2与UC的严重程度的关系需进一步研究。我们将就Nrf2在UC患者中的表达及对UC的发生发展进行研究。目的:检测UC患者结肠组织中Nrf2的表达,分析Nrf2与UC病情严重程度的相关性,探讨Nrf2在UC发生发展中的作用。方法:本研究共收集临床确诊为溃疡性结肠炎患者35例(病例组)、结肠息肉患者21例(对照组=A组),抽取其清晨空腹外周静脉血4ml、肠镜下活检结肠粘膜组织(直-乙交界处)4块。按照Sutherland DAI评分标准对患者进行评分后予以分组(轻中度组20例=B组、重度组15例=C组)。通过分光光度法检测血清中的T-SOD活力、MDA含量,采用Western blot、免疫组织化学染色方法检测结肠粘膜中Nrf2的表达。根据检测结果,对Nrf2含量与UC严重程度的关系进行统计学分析。结果:1.依据Sutherland DAI评分(见Table1)及UC病情活动度Truelove和Witts分级(Table2),将UC患者分为轻度、中度、重度3组,3个组的评分均数依次为4.5分、8.9分、11.2分。入选患者的临床资料见Table3。2.血清中T-SOD、MDA的检测结果2.1病例组血清中T-SOD活力明显低于对照组(P<0.01),且病例组中病情严重程度不同的组间血清中T-SOD活力也有差异,重度UC组<轻中度UC组,两组间比较差异有统计学意义(P<0.01)。2.2病例组血清中MDA含量高于对照组(P<0.01),且病例组中病情严重程度不同的组间血清中MDA含量不同,重度UC组>轻中度UC组,任意两组间比较:轻中度UC组与对照组比较差异不明显,P>0.05,差异无统计学意义;重度UC组与轻中度UC组、对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.01)。3. HE染色结果:细胞核呈紫蓝色,细胞浆、基底膜及胶原纤维呈粉红色。正常人结肠粘膜上皮完整,固有层内少量炎性细胞浸润,腺体排列整齐;UC组粘膜弥漫性炎症,固有层内大量炎性细胞如嗜酸性细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、浆细胞、单核细胞等细胞浸润,隐窝结构紊乱、破坏,隐窝内、隐窝上皮可见大量中性粒细胞浸润,潘氏细胞化生,杯状细胞减少,重度者出现粘膜上皮脱落。4.结肠组织中Nrf2检测4.1结肠粘膜Nrf2免疫组化显示Nrf2在正常粘膜较少表达,主要位于细胞浆中,而UC组Nrf2表达明显增多,细胞核、胞浆中均有表达;病例组中重度活动组>轻中度活动组>对照组,任意两组间相比差异具有统计学意义(P<0.01)。4.2Western blot显示:UC各组结肠组织中Nrf2的水平高于正常对照组,P<0.01,各组Nrf2的表达水平依次为:重度活动组>轻中度活动组>对照组。任意两组间相比:轻中度组与对照组比较P>0.05,差异无统计学意义;重度组与轻中度组、对照组比较,差异具有统计学意义(P<0.01)。5.相关性分析5.1免疫组织化学染色检测的UC组结肠组织中Nrf2的变化与其血清中T-SOD活力的变化成负相关,相关系数为-0.775(P<0.01);应用Western blot方法检测的UC组结肠组织中Nrf2的变化与其血清中T-SOD活力的变化成负相关,相关系数为-0.649(P<0.01)。5.2免疫组织化学染色检测的UC组结肠组织中Nrf2的变化与其血清中MDA含量的变化成正相关,相关系数为0.768(P<0.01);应用Western blot方法检测的UC组结肠组织中Nrf2的变化与其血清中MDA含量的变化成正相关,相关系数为0.718(P<0.01)。结论:1.随着病情严重程度(氧化应激水平)的进一步增强,UC患者结肠粘膜组织中Nrf2的表达不断增多,Nrf2在一定程度上可以反映UC的严重程度,UC的发病可能与Nrf2/ARE信号通路有关。2.两种检测结肠粘膜Nrf2蛋白表达的方法均显示结肠组织中Nrf2的变化与血清中T-SOD活力的变化成负相关,与血清中MDA含量的变化成正相关(P<0.01)。
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