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文檔簡(jiǎn)介
1、背景與目的:
糖尿病視網(wǎng)膜病變(Diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的微血管并發(fā)癥,也被認(rèn)為是一種慢性低度炎癥性疾病。在糖尿病的早期階段,DR的特征是視網(wǎng)膜屏障(the blood-retinal barrier,BRB)的破壞,而組成內(nèi)層視網(wǎng)膜屏障的主要部分是內(nèi)皮細(xì)胞,并且隨著糖尿病病程的延長(zhǎng),內(nèi)皮細(xì)胞死亡數(shù)目增加。除內(nèi)皮細(xì)胞死亡外,炎癥介質(zhì)也會(huì)通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)增加血管通透性。炎癥因子白介素-1β(In
2、terleukin-1β, IL-1β)的水平在糖尿病患者和動(dòng)物模型的視網(wǎng)膜、玻璃體和血清中升高,還能以旁分泌和自分泌的方式誘導(dǎo)自身的合成,加速并擴(kuò)大糖尿病視網(wǎng)膜中的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)。叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1(Forkhead transcription factor, FoxO1)是叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O亞家族中重要的一員,在調(diào)控增殖凋亡、氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)自噬和分化等方面發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn),在1型和2型糖尿病大鼠模型的視網(wǎng)膜中,F(xiàn)oxO1的活性增加
3、,并伴隨著炎癥反應(yīng)和凋亡增加。因此推測(cè)DR狀態(tài)下FoxO1活性增加可能與炎癥有一定的聯(lián)系,但FoxO1調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能的具體機(jī)制尚不清楚。
研究發(fā)現(xiàn),在原代大鼠肝細(xì)胞和 HEK293細(xì)胞中,IL-1β通過(guò)刺激 IL-1受體過(guò)表達(dá)導(dǎo)致胞質(zhì)和核內(nèi)FoxO1蛋白量增加。而在巨噬細(xì)胞中,F(xiàn)oxO1直接結(jié)合到IL-1β啟動(dòng)子上,促進(jìn)IL-1β的表達(dá)增加。因此推測(cè),IL-1β在視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞中可刺激FoxO1表達(dá)增加,從而促進(jìn)IL-1β的
4、表達(dá)增加。本實(shí)驗(yàn)以FoxO1特異性小干擾RNA(siRNA)慢病毒載體下調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞和STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中的FoxO1的表達(dá)及活性,觀察FoxO1在IL-1β誘導(dǎo)的自刺激中的作用,并探討其機(jī)制。
方法:
原代人視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞(HRMECs)培養(yǎng)于不同糖濃度(5.6、15、25、35mmol/L)24h后,實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time PCR)和Western blotting法檢測(cè)FoxO1、I
5、L-1β的表達(dá)。HRMECs培養(yǎng)于重組人白介素-1β(rIL-1β)的不同濃度(0、1、2.5、10、25、100ng/mL)24h后,Real-time PCR、Western blotting檢測(cè)處理后細(xì)胞的FoxO1、IL-1β、Caspase-8表達(dá),細(xì)胞免疫熒光檢測(cè)處理后細(xì)胞中FoxO1的表達(dá)分布,流式細(xì)胞儀檢測(cè)不同濃度rIL-1β處理后HRMECs的凋亡率。HRMECs培養(yǎng)于IL-1受體阻斷劑(IL-1RA)、MAPK阻斷劑
6、(U0126、SB203580、SP600125)中伴或不伴 rIL-1β(10ng/mL),Western blotting法檢測(cè)FoxO1、p-ERK、p-P38、p-JNK的表達(dá)。將構(gòu)建的 FoxO1特異性小干擾 RNA(siRNA)慢病毒載體及空慢病毒載體(LV-NC)轉(zhuǎn)染于正常培養(yǎng)的HRMECs,轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞經(jīng)或不經(jīng)過(guò)rIL-1β(10ng/mL)刺激24h后,Real-time PCR、Western blotting法檢測(cè)
7、FoxO1、IL-1β的表達(dá)。
40只 SPF級(jí)雄性 SD大鼠,隨機(jī)選取其中30只構(gòu)建糖尿病大鼠模型,10只作為正常對(duì)照組(NC組)。糖尿病造模成功后,將成模糖尿病大鼠隨機(jī)分為3組:糖尿病組(DM組),糖尿病FoxO1干擾轉(zhuǎn)染組(LV-si-FoxO1組)和糖尿病空病毒轉(zhuǎn)染組(LV-NC組)。大鼠麻醉后,在解剖顯微鏡下玻璃體注射FoxO1特異性小干擾RNA(siRNA)慢病毒載體及空慢病毒載體(LV-NC)10μl,涂抹抗生素
8、軟膏以保護(hù)角膜。于病毒注射后4周、8周、12周末,稱(chēng)體重(Body Weight, BW),尾靜脈取血測(cè)血糖。12周末水合氯醛麻醉大鼠,迅速剝離出眼球,置于4%多聚甲醛中固定用于HE染色和免疫組化檢查,于4%預(yù)冷戊二醛固定用于電子顯微鏡檢查。新鮮眼球,去除眼前節(jié),分離出視網(wǎng)膜,迅速于液氮中冷凍,熒光定量PCR和Western bloting檢測(cè)FoxO1、IL-1β表達(dá)。
結(jié)果:
1.高糖誘導(dǎo)HRMECs的FoxO1
9、和IL-1β表達(dá)增加:FoxO1和IL-1β蛋白和 mRNA的表達(dá)水平隨著葡萄糖濃度的增加而增加,特別是糖濃度在35mmol/L時(shí)候顯著升高(P<0.05)。
2. rIL-1β誘導(dǎo) HRMECs的早期凋亡是濃度依賴(lài)性,但并不依賴(lài) Caspase-8的表達(dá):正常培養(yǎng)的HRMECs早期凋亡率是0.5%,而培養(yǎng)于不同濃度(1、2.5、10、25、100ng/mL)的rIL-1β后,凋亡率分別增加為5.3%,6.6%,8.1%,8.
10、3%,12.6%。不同濃度的rIL-1β對(duì)HRMECs的Caspase-8蛋白表達(dá)水平無(wú)明顯影響(P>0.05)。
3.不同濃度rIL-1β誘導(dǎo)HRMECs的FoxO1和IL-1β表達(dá)增加:與對(duì)照組相比,F(xiàn)oxO1和IL-1β mRNA及蛋白的表達(dá)水平隨著rIL-1β濃度的增加而明顯增加(均P<0.05);細(xì)胞免疫熒光化學(xué)提示隨著rIL-1β濃度的增加,F(xiàn)oxO1在細(xì)胞核內(nèi)和胞質(zhì)內(nèi)的表達(dá)增加,在rIL-1β濃度為25和100n
11、g/mL時(shí),表達(dá)顯著增加(P<0.05)。
4.IL-1受體阻斷劑(IL-1RA)、MAPK阻斷劑(U0126、SB203580、SP600125)減少rIL-1β誘導(dǎo)HRMECs的FoxO1表達(dá):IL-1RA可減少rIL-1β誘導(dǎo)HRMECs的FoxO1和IL-1β表達(dá)。 rIL-1β可激活細(xì)胞的磷酸化MAPK(p-ERK、p-P38、p-JNK),而 IL-1RA可以阻斷rIL-1β誘導(dǎo)的MAPK的磷酸化。另外,MAPK阻
12、斷劑也可抑制rIL-1β誘導(dǎo)的FoxO1蛋白表達(dá)。
5. LV si-FoxO1慢病毒轉(zhuǎn)染細(xì)胞后,rIL-1β誘導(dǎo)轉(zhuǎn)染細(xì)胞的FoxO1和IL-1β表達(dá)減弱:HRMECs為原代細(xì)胞,流式檢測(cè)轉(zhuǎn)染組和空載組的轉(zhuǎn)染效率分別是68.1%和58.5%。與正常組相比,IL-1β組和LV-NC+IL-1β組FoxO1和IL-1β表達(dá)都明顯增加(P<0.001);與10ng/ml rIL-1β組相比,rIL-1β+LV si-FoxO1組Fo
13、xO1的mRNA表達(dá)水平降低,但仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而rIL-1β+LV si-FoxO1組IL-1β的mRNA水平則顯著降低(P<0.001)
6.在大鼠視網(wǎng)膜中,慢病毒轉(zhuǎn)染可下調(diào)FoxO1和IL-1β表達(dá):與NC組相比,DM組 FoxO1和 IL-1β蛋白和 mRNA表達(dá)水平顯著增加(P<0.05),而LV-si-FoxO1組FoxO1和IL-1β表達(dá)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。免疫組化結(jié)果顯示,DM組Fox
14、O1和IL-1β免疫染色較NC組顯著增加,LV-si-FoxO1組免疫染色則不顯著,F(xiàn)oxO1免疫染色主要分布外網(wǎng)狀層、內(nèi)核層、內(nèi)網(wǎng)狀層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層,IL-1β免疫染色在視網(wǎng)膜全層表達(dá)增加。電鏡結(jié)果顯示正常組內(nèi)皮細(xì)胞線粒體形態(tài)正常,官腔未變形。DM組和LV-NC組內(nèi)皮細(xì)胞線粒體明顯腫脹,可見(jiàn)空泡變性,管腔明顯狹窄。LV-si-FoxO1組內(nèi)皮細(xì)胞線粒體輕度腫脹,官腔未見(jiàn)明顯變形。
結(jié)論:
1.在HRMECs中 IL
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