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背景:
脓毒症尤其严重脓毒症仍是面临的主要健康问题之一,是重症监护病房(ICU)病人的首要死亡原因。内皮细胞激活、功能障碍和损伤是严重脓毒症及多器官功能障碍综合征(MODS)的重要特征。内皮通透性增高所致微血管渗漏是严重脓毒症和MODS的重要病理生理。最近发现,高迁移率族蛋白1(high mobility group box1,HMGB1)是一种晚期重要炎症因子,参与脓毒症病理过程。本实验拟研究晚期炎症因子高迁移率族蛋白1对内皮细胞单层通透性的影响及其作用机制。
方法:
(1)体外分离培养人原代脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC),镜下观察HUVEC细胞形态特征,免疫组织化学方法检测HUYEC胞浆Ⅷ因子的表达。
(2)用200 ng/ml的高迁移率族蛋白1于不同时间点(6 h,12 h,24 h和48 h)刺激HUVEC以及不同剂量(50ng/ml,100 ng/ml,200 ng/ml和400 ng/ml)的高迁移率族蛋白1刺激HUVEC24h,采用Transwell chamber弥散模型,以荧光光谱仪测定异硫氰酸荧光素(FITC)标记的葡聚糖(Dextran)透过Transwell小室的荧光强度,通透性系数表示人血管内皮细胞单层的通透性大小;
(3)流式细胞术检测HMGB1刺激内皮细胞24h后内皮细胞的凋亡情况。HMGB1刺激融合生长的内皮细胞单层,荧光显微镜观察内皮细胞黏附连接蛋白(VE-cadherin)的形态分布以及蛋白免疫印迹法检测内皮细胞VE-cadherin总蛋白和膜蛋白的表达变化情况。
(4)分别用RT-PCR法和蛋白免疫印迹法检测HMGB1刺激内皮细胞前后TLR2,TLR4和RAGE的mRNA和蛋白表达变化,流式细胞术测定HMGB1刺激内皮细胞前后细胞膜表面Toll样受体2(Toll Like Receptor2,TLR2),Toll样受体4(Toll LikeReceptor4,TLR4)和晚期糖基化终产物受体(Receptor for advanced glycation endproducts,RAGE)的变化情况。
(5)分别用TLR2,TLR4和RAGE特异性抗体和特异性siRNA抑制TLR2,TLR4和RAGE,再检测HMGB1刺激内皮细胞前后血管内皮细胞单层通透性的变化。
(6)分别用MAPK抑制剂(U0126;SB203580;SP600125),蛋白激酶C抑制剂(Ro-31-8425)和Src络氨酸激酶抑制剂(PP2)抑制特异蛋白激酶活性,再检测血管内皮细胞单层通透性的变化。
结果:
(1)显微镜下人原代脐静脉内皮细胞呈椭圆形或梭形,铺路石状镶嵌排列,胞浆表达Ⅷ因子呈阳性,具有典型的内皮细胞特征;
(2)与对照组相比,HMGB1诱导内皮细胞单层通透性增高,且内皮细胞单层通透性随HMGB1剂量增大而增高。HMGB1作用24h后内皮细胞单层通透性升高达到最大,在48h后内皮细胞单层通透性又降低。
(3)相比较于对照组,HMGB1刺激内皮细胞24h后,内皮细胞凋亡没有增加。HMGB1刺激内皮细胞后,内皮细胞VE-cadherin排列紊乱模糊、失去连续性、片段化分布于细胞边界;上述损伤性变化在HMGB1作用24h最明显。蛋白免疫印迹法显示HMGB1刺激内皮细胞后内皮细胞膜上VE-cadherin蛋白减少,但是HMGB1刺激内皮细胞前后VE-cadherin蛋白总量并没有变化。
(4)HMGB1刺激内皮细胞6 h后TLR2和TLR4 mRNA水平没有变化,但是RAGEmRNA转录水平上升。HMGB1刺激内皮细胞12 h后,RAGE蛋白表达开始上升,至24h达到最高,在48 h后RAGE蛋白表达又下降。TLR2蛋白表达水平比较低,在HMGB1刺激内皮细胞后TLR2和TLR4蛋白表达没有上升。流式细胞术表明HMGB1刺激内皮细胞24 h后,TLR2、TLR4和RAGE在内皮细胞膜上含量都上升。
(5)TLR2,TLR4特异性抗体和siRNA不能抑制HMGB1诱导的内皮细胞层通透性升高,而RAGE特异性抗体和siRNA明显抑制了HMGB1诱导的内皮细胞层通透性升高。
(6)MAPK抑制剂(U0126,SB203580,SP600125),蛋白激酶C抑制剂(Ro-31-8425)不能抑制HMGB1诱导的内皮细胞层通透性升高,Src酪氨酸激酶抑制剂(PP2)显著抑制HMGB1诱导的内皮细胞层通透性升高。
结论:
HMGB1通过诱导内皮细胞膜上VE-cadherin结构改变及位置变化,导致细胞间裂隙形成,引发内皮细胞层通透性增高,其机制之一是通过RAGE和Src酪氨酸激酶信号通路发生作用。