C5a對組織因子表達的影響及潛在的機制研究.pdf

1、膿毒癥一直是醫(yī)學界的一大挑戰(zhàn)。盡管給予患者強有力的抗生素治療和器官功能支持,其仍舊是ICU患者死亡的主要因為之一。據(jù)北美相關統(tǒng)計:膿毒癥的發(fā)病率約為0.3％、在美國每年750,000膿毒癥患者中約有215,000死亡；ICU病房中出現(xiàn)膿毒癥的約占2％-11％、膿毒癥和膿毒癥休克的病死率分別為30％和60％。在過去的數(shù)十年,膿毒癥的病死率并沒有明顯的改善。
　　 膿毒癥共同的病理生理特征是一系列炎癥細胞被相繼激活,呈“瀑布效應”釋

2、放出大量炎癥因子,對全身組織器官造成損傷,最終引起多器官功能障礙綜合征(multiple organs dysfunction syndromes,MODS),進一步發(fā)展為多器官功能衰竭(multiple organs failure,MOF)。在炎癥反應的過程中,多種生物學活性系統(tǒng)被激活如:補體系統(tǒng)、凝血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及凋亡相關系統(tǒng)等。其中,彌散性血管內凝血(disseminated intravascular coagulatio

3、n,DIC)是膿毒癥患者凝血系統(tǒng)異常引發(fā)的一種嚴重并發(fā)癥,一旦出現(xiàn)DIC,患者將因為全身微血管廣泛微血栓的形成,造成組織器官缺血、缺氧從而加速MODS的進程。一項研究顯示,在膿毒癥特別是膿毒癥休克的病例中,發(fā)生DIC的比例約為30～50％。凝血功能異常也儼然成為了膿毒癥病理生理過程中的突出表現(xiàn)。在膿毒癥或全身炎癥反應過程中,多種促炎癥細胞因子和炎癥介質,如LPS、TNF-α、ILs、PAF、C5a等,均可引起凝血功能異常。其中,補體系統(tǒng)

4、活化產物C5a在凝血中的作用日益受到學者的關注。
　　 C5a是三條補體途徑共同裂解產生的活性產物,具有廣泛的生物學功能。在膿毒癥治療新策略中,拮抗C5a已經(jīng)被人們在動物實驗中所提及和證實,本課題組前期自主篩選合成了一種新型C5a拮抗多肽(C5a反義肽),相關實驗證明了其能拮抗C5a的生物學活性,對改善小鼠膿毒癥模型的炎癥反應有一定的保護作用。但C5a作為一種促炎介質,其在凝血方面的作用也不容忽視。已有的研究顯示,其對凝血的影響

5、包括增加炎癥細胞,如中性粒細胞、單核巨噬細胞等細胞膜表面組織因子(tissue factor,TF)的表達,從而使凝血激活亢進；降低AT-Ⅲ、血栓調節(jié)蛋白(thrombomodulin,TM)等物質的表達而使機體抗凝功能削弱；影響纖溶酶原激活物和抑制物(plasminogen activator,PA；plasminogenactivator inhibitor,PAI)的表達而使纖溶和抗纖溶平衡失調。鑒于TF是外源性凝血途徑的啟動因子

6、,在外源性凝血激活“網(wǎng)絡模式”中處于中心地位。故現(xiàn)有的研究主要集中在C5a影響中性粒細胞、大血管內皮細胞TF的表達方面。但由于凝血異常主要發(fā)生在微小血管,尤其是肺作為MODS首發(fā)靶器官,故C5a對微血管內皮細胞表達TF的影響以及機制更值得關注。
　　 在縱多參與炎癥反應調控的轉錄因子中,核因子-κB(Nuclear factor kappB,NF-κB)是研究的焦點。它存在于體內多種細胞中,是一種可調控多種功能蛋白分子表達而參與

7、多種疾病發(fā)病過程的轉錄因子。激活的NF-κB二聚體通過核易位與目的基因啟動區(qū)κB結合位點結合,調節(jié)目的基因的表達。它主要參與炎癥反應與炎癥損傷相關蛋白分子的表達調控,如促炎細胞因子(包括TNF-α、ILs等)、黏附分子、急性期蛋白及可誘導的效應期酶等。由于TF基因的啟動區(qū)包含了包括NF-κB等多種轉錄因子結合位點。因此,NF-κB在TF基因表達調控中的作用值得探討。
　　 組織因子途徑抑制物(tissue factor path

8、way inhibitor,TFPI)是TF啟動機體凝血過程中的重要生理抑制物。機體凝血正常狀態(tài)的維持有賴于TF與TFPI之間的平衡。人們在多種動物疾病模型如冠心病、腦梗塞、白血病等血標本中檢測到TF和TFPI的異常,用二者的變化作為疾病病程中凝血異常的一種解釋。由于凝血異常也是膿毒癥的一種突出表現(xiàn),是否在動物模型上也能發(fā)現(xiàn)TF和
　　 TFPI的異常的變化,我們合成的C5a反義肽能否在體內拮抗C5a引起凝血異常的生物學活性也有

9、待驗證。
　　 為此:在廣州市科委攻關引導項目(0723-E0121)的資助下,本實驗擬進行以下研究:
　　 1)C5a對HPMEC TF表達的影響:以微血管內皮細胞HPMEC株作為研究對象,觀察不同時間(C5a濃度200ng/ml刺激細胞4h、8h、12h)、不同濃度(C5a濃度100ng/ml、200ng/ml、300ng/ml刺激細胞8h)C5a與TF表達的關系,利用適時熒光定量PCR和免疫印跡方法,檢測TF基因和

10、蛋白水平的變化情況。了解C5a刺激濃度和刺激時間對HPMEC表達TF的影響。
　　 2)C5a促進TF表達可能的機制:選定C5a濃度200ng/ml刺激8h組為觀察對象,分兩組進行實驗。干預組:加入C5a反義肽(2ug/m1)以阻斷CSa與細胞膜表面C5aR的結合；對照組:不加反義肽。觀察TF基因和蛋白變化。C5a刺激細胞后用免疫細胞化學方法觀察胞內NF-κB p65表達變化,與正常HPMEC比較,觀察p65活化情況。
　

11、　 3)膿毒癥動物血液TF和TFPI的變化:對昆明小鼠進行盲腸結扎穿孔手術,復制膿毒癥動物模型,分正常組、假手術組、模型組、反義肽干預組,在不同時間點(2h、4h、8h、12h)用ELISA方法,檢測血液中TF和TFPI的濃度變化。了解膿毒癥TF與TFPI的變化情況,以及C5a拮抗對TF與TFPI失衡的作用。
　　 研究的主要結果和結論如下:
　　 1、C5a對HPMEC TF表達的影響:
　　 正常的HPME

12、C基本檢測不到TF基因和蛋白的表達。C5a刺激時間與HPMEC的TF表達的關系,以200ng/ml濃度的C5a刺激HPMEC時,作用時間為4h、8h、12h的基因表達定量為(1.00±0.13)、(3.04±0.26)、(6.58±0.44),p<0.05；而其相應的時間點TF的蛋白合成定量為(0.15±0.05)、(0.27±0.06)、(0.45±0.07).p<0.05。
　　 C5a刺激濃度與HPMEC的TF表達的關系,

13、以C5a對HPMEC作用時間8h,C5a濃度分別為100ng/ml、200ng/ml、300ng/ml,TF基因表達定量分別為(1.00±0.14)、(1.80±0.16)、(3.09±0.09),p<0.05；而其蛋白合成定量分別為(0.29±0.05)、(0.41±0.73)、(0.53±0.40),p<0.05。
　　 2、C5a增加TF表達可能的機制:
　　 C5a反義肽干預后,與不干預組相比,TF基因為(1.0

14、0±0.10)和(0.66±0.67),p<0.05；而蛋白定量為(0.33±0.34)和(0.27±0.31),p<0.05。
　　 NF-κB p65免疫組化示:陰性對照組細胞胞漿無黃褐色顆粒,正常對照組胞漿有淡染的黃褐色顆粒；而200ng/ml C5a刺激8h組胞漿出現(xiàn)深染的黃褐色顆粒。正常細胞細胞核內無黃染顆粒,而經(jīng)200ng/ml C5a刺激后細胞核內出現(xiàn)黃褐色顆粒。
　　 3、膿毒癥動物血液TF和TFPI的變

15、化:
　　 時間點為2h時,正常組、假手術組、造模組和反義肽干預組小鼠血液TF的濃度分別為:(42.44±2.19)pg/ml、(54.12±3.47)pg/ml、(59.81±3.69)pg/ml、(54.23±3.73)pg/ml。時間點為4h時,各組小鼠血液TF的濃度分別為:(42.29±1.98)pg/ml、(53.70±4.14)pg/ml、(82.77±9.11)pg/ml、(70.91±7.19)pg/ml。時間點

16、為8h時,各組小鼠血液TF的濃度分別為:(41.45±1.32)pg/ml、(56.33±2.68)pg/ml、(125.34±6.32)pg/ml、(103.36±6.72)pg/ml。時間點為12h時,各組小鼠血液TF的濃度分別為:(42.75±1.25)pg/ml、(60.73±1.43)pg/ml、(139.81±6.17)pg/ml、(121.41±7.21)pg/ml。TF濃度隨著時間的增加呈現(xiàn)上升趨勢,各時間點反義肽干預組

17、與造模組相比,TF濃度均低于造模組,p<0.05。
　　 這說明,膿毒癥早期便出現(xiàn)了凝血異常,表現(xiàn)在TF與TFPI的不平行升高。予以C5a反義肽治療后,血液中的TFPI并沒有明顯的改變,故它影響凝血的過程可能主要是通過減少TF的產生,從而影響TF、TFPI之間的平衡來實現(xiàn)的。
　　 本次實驗從細胞和動物兩個水平對C5a與TF表達的關系做了初步的研究。從細胞實驗中,我們發(fā)現(xiàn)了TF在12h內隨著C5a刺激時間和刺激濃度有明顯

18、的上調表達；C5a與受體結合介導胞內信號,通過NF-κB活化、核易位調控TF基因和蛋白表達可能是其重要途徑；同時驗證了合成的C5a反義肽在體外部分拮抗C5a生物活性的作用。
　　 從動物實驗中,我們發(fā)現(xiàn)膿毒癥小鼠存在凝血與抗凝平衡失調,表現(xiàn)在TF與TFPI的不平行升高；用C5a反義肽進行干預后,小鼠的凝血紊亂有一定程度的糾正,證實了C5a對膿毒癥發(fā)生凝血與抗凝失衡的影響,同時也驗證了合成的C5a反義肽在體內具有部分拮抗C5a的生