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目的:分析两种不同fimA型牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis)脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical veinendothelial cells,HUVECs)炎症反应相关信号转导通路及产生内皮素-1(endothelin-1,ET-1)和一氧化氮(nitric oxide,NO)的影响。
方法:1.厌氧培养ⅡfimA型(WCSP115)、ⅣfimA型(W83)P.gingivalis,热酚-水法提取P.gingivalis-LPS,SDS-PAGE、鲎试验对提取的LPS予以鉴定。2.体外培养HUVECs(CRL-2480),待单层融合后,分别加入不同终浓度的Ⅱ、ⅣfimA型Pgingivalis-LPS(0.5μg/ml、5μg/ml、10μg/ml)共同培养2h、6h、24h,提取HUVECs总RNA,Real Time-PCR检测CD14、TLR2(Toll-like receptor2)、TLR4(Toll-likereceptor4)和MyD88(myeloid differentiation factor88)、ECE-1的mRNA表达水平,流式细胞术(FCM)检测HUVECs膜表面CD14、跨膜受体TLR2和TLR4膜蛋白表达量,ELISA法检测上清中ET-1的水平,硝酸还原酶法测定上清NO的水平。
结果:1.Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS诱导HUVECs CD14mRNA表达量增加,ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导HUVECs CD14mRNA表达水平强于ⅣfimA型;2h时,ⅣfimA型和24h时,Ⅱ fimA型P.gingivalis-LPS诱导CD14mRNA相对表达量增加呈浓度依赖性。2h时,Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS诱导CD14膜蛋白水平与阴性对照组比较差异无统计学意义;6h时,ⅡfimA型P.gingivalis-LPS5μg/ml、10μg/ml及ⅣfimA型5μg/ml,24h时,ⅡfimA型10μg/ml、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS5μg/ml、10μg/ml组诱导CD14膜蛋白水平高于阴性对照组(P<0.05),与基因水平相符,6h时,0.5μg/ml组ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导CD14膜蛋白水平低于阴性对照组(P<0.05),与基因表达水平不一致;6h、24h时,ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导CD14膜蛋白水平升高呈浓度依赖性;ⅡfimA型10μg/ml、ⅣfimA型5μg/ml的P.gingivalis-LPS诱导CD14膜蛋白水平升高呈时间依赖性。
2.6h、24h时,ⅡfimA型及三个时间段ⅣfimA型的高浓度组(5μg/ml、10μg/ml)P.gingivalis-LPS诱导HUVECs表达TLR2mRNA水平高于阴性对照组(P<0.05),6h、24h时,ⅡfimA型和2h、6h时,ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激TLR2mRNA相对表达量增加存在浓度依赖性;6h、24h时,ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导TLR2mRNA表达水平强于ⅣfimA型(P<0.05)。2h时,Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS诱导TLR2膜蛋白水平与阴性对照组比较差异无统计学意义;6h、24h时,5μg/ml、10μg/mlⅡfimA型及6h时,5μg/ml、24h时,5μg/ml、10μg/mlⅣfimA型P.gingivalis-LPS诱导的TLR2膜蛋白水平升高(P<0.05),与基因水平相符;Ⅱ fimA型P.gingivalis-LPS诱导TLR2膜蛋白水平具浓度依赖性。
3.ⅡfimA型及6h、24h时,ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECsTLR4mRNA的表达量高于阴性对照组(P<0.05),2h时,Ⅳ fimA型LPS刺激TLR4mRNA未见明显表达(P>0.05);24h时,Ⅱ fimA型、6h时,Ⅳ fimA型P.gingivalis-LPS刺激TLR4mRNA相对表达量增加呈浓度依赖性;ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导HUVECsTLR4mRNA表达水平强于Ⅳ fimA型(P<0.05);Ⅳ fimA型P.gingivalis-LPS刺激TLR4mRNA表达量增加呈时间依赖性。2h时,Ⅱ、Ⅳ fimA型P.gingivalis-LPS诱导TLR4膜蛋白水平与阴性对照组比较差异无统计学意义;6h时,10μg/mlⅡfimA型和24h时,ⅣfimA型P.gingivalis-LPS诱导TLR4膜蛋白水平高于阴性对照组(P<0.05),与基因水平相符;6h、24h时,Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs分泌TLR4膜蛋白水平升高呈浓度依赖性;5μg/ml、10μg/ml的ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激TLR4膜蛋白水平升高呈时间依赖性。
4.Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs MyD88mRNA表达量高于阴性对照组(P<0.05);且ⅡfimA型P.gingivalis-LPS诱导HUVECs MyD88mRNA表达水平强于ⅣfimA型(P<0.05);24h时,ⅡfimA型和2h、6h时,ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激MyD88mRNA表达量增加呈浓度依赖性。
5.Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS均能刺激HUVECs致ECE-1mRNA相对表达量高于阴性对照组(P<0.05);2h、6h时,5μg/ml组ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs表达ECE-1mRNA的水平强于Ⅱ fimA型(P<0.05),24h时,三个浓度的ⅡfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs表达ECE-1mRNA的水平强于ⅣfimA型;
6.Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS三个时间段刺激下,HUVECs的ET-1的分泌量高于阴性对照组(P<0.05),且存在着时间依赖效应,24h时,分泌水平达到高峰,2h、6h时,Ⅱ、Ⅳ fimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs分泌ET-1的量随LPS浓度增加而减少。
7.三个时间段的Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS刺激下,HUVECs的NO释放量高于阴性对照组(P<0.05),ⅡfimA型P.gingivalis-LPS刺激HUVECs的NO释放量升高水平强于Ⅳ fimA型(P<0.05),且存在着浓度及时间依赖效应,24h时达高峰。
结论:P.gingivalis-LPS可能通过以TLR2为主的CD14-TLR2/TLR4系统进行跨膜信号转导,并借助MyD88依赖性途径进行细胞内信号传导,参与不同fimA基因型P.gingivalis-LPS诱导的HUVECs炎症反应;Ⅱ、ⅣfimA型P.gingivalis-LPS低浓度时(0.5ug/ml)能够刺激HUVECs促进ET-1分泌和NO释放,ET-1/NO水平升高,高浓度时(5ug/ml、10ug/ml)能够刺激HUVECs致NO过量生成,ET-1/NO水平降低,导致ET-1/NO的平衡失调,破坏内皮细胞正常功能,参与As的发生发展,不同fimA基因型P.gingivalis-LPS对HUVEC功能的影响存在着差异。P.gingivalis可能通过其主要毒力因子LPS影响内皮细胞的功能,促进As的发生、发展。