硫氧还蛋白-1通过抑制内质网应激对脓毒症发挥保护作用的机制研究

发布时间：2018-03-13 16:30

本文选题：脓毒症　切入点：硫氧还蛋白-1　出处：《昆明理工大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：脓毒症(sepsis)是宿主对感染的反应失调,引起危及生命的器官功能损害。脓毒症是严重创伤、烧伤、感染、缺血再灌注损伤、急性胰腺炎以及外科大手术等常见并发症,是临床急危重症患者最主要的死亡原因。环境污染,人口的老龄化,严重外伤,广谱抗生素、激素等药物的过度使用,器官移植等,引起脓毒症的发病率逐年增加。随着病情的进展,脓毒症伴发器官功能障碍时,即发展为严重脓毒症(severe sepsis),甚至感染性休克(septic shock),多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS),最后导致多脏器功能衰竭(multiple organ failure,MOF)而死亡。脓毒症的发病机制复杂,涉及一系列病理生理过程,目前尚不完全清楚。研究表明:炎性介质过度释放、免疫细胞凋亡、氧自由基大量产生、肠道细菌和内毒素移位、微循环衰竭、线粒体功能障碍、凝血机制失常等在不同阶段不同程度地参与了脓毒症的发病过程,而炎症反应及免疫细胞凋亡在脓毒症发生发展中起重要的作用。内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ER stress)是真核细胞的一种保护性应激反应,通过激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)来减少细胞内蛋白的异常聚集,而长期、严重的ER应激则会诱导细胞凋亡。导致内质网应激的原因很多,包括氧化应激、钙平衡失调、病原菌感染、缺血再灌注损伤、营养不足等。内质网应激与许多疾病如感染性疾病以及脓毒症等有关。在正常情况下,内质网腔内的伴侣分子葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)与内质网表面的三种跨膜蛋白结合,这三种蛋白分别是:蛋白激酶RNA样内质网激酶(protein kinase RNA-like ER kinase,PERK)、肌醇需求酶 1(inositol requiring enzyme 1,IRE1)和活性转录因子6(activating transcription factor 6,ATF6)。GRP78结合在这三种跨膜蛋白的内质网腔内端,维持信号转导因子的非活化状态。当内质网腔内未折叠或错折叠蛋白大量聚集时,GRP78与跨膜蛋白分离并被激活,通过IRE1、PERK和ATF6发生UPR。如果内质网应激持续存在,则可以通过c-jun N-末端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)途径、C/EBP 同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)途径和Caspase-12途径诱发细胞凋亡。内质网细胞凋亡途径与线粒体凋亡途径有相互交叉。内质网应激不仅诱导了细胞凋亡,而且在机体的炎症反应中发挥重要作用,内质网应激导致的炎症反应主要通过NF-κB炎症信号通路实现。硫氧还蛋白-1(Thioredoxin-1,Trx-1)是一个12kDa的多功能蛋白,含有一个保守的序列:-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx-1广泛存在于原核生物和真核生物中。Trx-1具有抗氧化、抑制炎症反应和抗凋亡作用。Trx-1还可以调节内质网应激。本文采用盲肠结扎穿孔术(cecal ligation and puncture,CLP)制作脓毒症模型,使用C57BL/6品系小鼠和Trx-1转基因小鼠研究Trx-1对脓毒症的保护作用。我们将8周龄的雄性C57BL/6小鼠和Trx-1转基因小鼠随机分成4组:野生型假手术组(wild type Sham control group,WC),转基因假手术组(Trx-1 transgenic mice Sham control group,TC),野生型脓毒症组(wild type septic group,WS),转基因脓毒症组(Trx-1 transgenic mice septic group,TS)。观察小鼠7天生存率,CLP术后12小时,检测外周血和肺组织中TNF-α和IL-β含量,腹腔灌洗液进行细菌培养,检测外周血中降钙素原(procalcitonin,PCT)含量,在肺组织和脾组织行病理学检测和TUNEL凋亡检测,Western blot检测肺组织中内质网应激炎症信号通路相关蛋白GRP78、IRE1α肿瘤坏死因子受体相关因子2(tumor necrosis factor receptor-associated factor,2TRAF2)、CHOP和NF-κB炎症信号通路相关蛋白IκBα、p-NF-KB和核蛋白NF-κB表达。并进一步检测脾组织中内质网应激凋亡信号通路相关蛋白GRP78、IRE1α、TRAF2、JNK、CHOP、Caspase-12和线粒体凋亡信号通路相关蛋白Bcl-2、Bax、Caspase-9、Caspase-3的变化。本论文的主要研究结果如下:1.Trx-1高表达对脓毒症小鼠发挥保护作用。在盲肠结扎穿孔术脓毒症模型中,转基因小鼠7天生存率较野生型小鼠明显提高,Trx-1高表达抑制了脓毒症导致的急性肺损伤,减轻肺组织水肿,Trx-1高表达能够增加腹腔细菌清除率,并降低脓毒症小鼠外周血PCT含量。2.在小鼠体内Trx-1高表达通过抑制脓毒症内质网应激炎症信号通路抑制炎症反应。研究发现脓毒症导致了 TNF-α和IL-1β的含量增加,而Trx-1高表达抑制了TNF-α和IL-1β的含量,脓毒症导致了肺组织中GRP78、IRE1α、TRAF2、CHOP的表达增加和NF-κB的活性增加,而Trx-1高表达抑制了GRP78、IRE1α、TRAF2、CHOP的表达增加和抑制了NF-κB的活性。3.在小鼠体内Trx-1高表达抑制脓毒症内质网应激凋亡信号通路和线粒体凋亡信号通路。CLP术后12小时,野生型脓毒症小鼠脾细胞凋亡明显增加,而Trx-1 高表达抑制了细胞凋亡。GRP78、IRE1α、TRAF2、JNK、CHOP、Caspase-12、Bax、Caspase-9和Caspase-3的表达在野生型脓毒症小鼠明显增加,而Trx-1高表达抑制了上述蛋白的增加。抗凋亡蛋白Bcl-2在野生型脓毒症小鼠明显降低,而在转基因小鼠明显升高。说明Trx-1可以抑制内质网应激途径和线粒体途径导致的细胞凋亡。总结:Trx-1对脓毒症能够发挥保护作用,Trx-1增加脓毒症小鼠的生存率,Trx-1可以抑制炎症反应,抑制细胞凋亡,并提高机体的细菌清除率。这种保护作用可能是通过抑制内质网应激的炎症信号通路和细胞凋亡信号通路实现的。该研究能让我们更深入理解脓毒症的病理生理机制,并为开展干预措施提供靶点,对脓毒症的治疗有重要意义。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R459.7

【相似文献】