β-arrestin2对小鼠肠炎及肠上皮屏障功能的作用及机制研究

发布时间：2018-12-18 16:11

【摘要】：研究背景和目的溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是一种慢性非特异性肠道炎性疾病,是炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)的主要临床类型之一。临床上以反复腹痛、腹泻和黏液血便为主要症状,病情反复,病程漫长,存在一定的癌变风险,目前病因和发病机制尚未完全明确。β-arrestins包括β-arrestinl和β-arrestin2两种类型,是G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors,GPCRs)信号转导通路的重要负性调节因子,同时还作为接头蛋白参与许多非GPCR信号通路,调控细胞的增殖、生存、凋亡以及基因转录等多个过程,在炎症免疫相关通路中也发挥着重要作用,参与包括IBD在内的多种免疫相关性疾病的发生发展。有研究发现,人类肠道炎症伴随着肠粘膜屏障功能的损害,炎症早期即出现肠道渗透性的增加。同时,人类全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)提示UC易感基因中包括肠粘膜屏障相关基因,动物研究也发现炎症条件下肠上皮细胞凋亡增加而增殖受抑制,可见肠粘膜屏障功能障碍是IBD的重要发病机制之一。肠上皮屏障是肠粘膜屏障的重要组成部分,由完整的肠上皮层细胞以及细胞连接组成。其中,紧密连接是肠上皮层细胞连接的主要方式,被认为是肠上皮屏障的结构基础。紧密连接包括至少50种膜相关蛋白,目前研究发现,其中具有关键作用的蛋白包括闭锁蛋白(occludin)、水闸蛋白(claudins)和闭锁小带(zonaoccludens,ZOs)。Claudins和 occludin均为跨膜蛋白,二者相互连接共同构成紧密连接的主要结构,ZOs作为紧密连接中的支架蛋白能够与claudins和occludin连接,并且与细胞骨架纤维蛋白产生广泛联系,从而构成稳定的紧密连接复合体。炎症条件下,紧密连接蛋白的表达和分布发生改变,可能导致肠粘膜屏障的破坏,肠道通透性明显增加,细菌和毒素发生易位,肠粘膜免疫反应过度或失调,最终导致肠道慢性炎症的发生。目前β-arrestins对IBD的机制研究主要集中在免疫、炎症反应和肠上皮细胞的凋亡和增殖,而β-arrestins对肠上皮渗透性及肠上皮层细胞连接影响的研究较少。同时β-arrestin2是对肠炎起抑制作用还是促进作用仍存在争议。已知DSS诱导的小鼠肠炎模型是研究UC的较理想和普遍使用的模型,本研究首先检测β-arrestin2在肠炎时结肠组织中的表达变化,随后利用β-arrestin2-/-小鼠研究该基因对肠炎的影响,最后初步探讨β-arrestin2在肠炎时对肠上皮渗透性和紧密连接的影响,从而了解β-arrestin2对肠上皮屏障功能的作用。方法用葡聚糖硫酸钠(dextransulfatesodium,DSS)制备小鼠急性肠炎模型,将实验对象分为三组:野生型对照(WT)组、野生型肠炎(WT+DSS)组和β-arrestin2-/-肠炎(KO+DSS)组。比较 β-arrestin2 在 WT 组和 WT+DSS 组结肠组织中mRNA和蛋白表达水平;比较WT+DSS组和KO+DSS组的体重下降程度、疾病活动指数、脾脏重量、结肠长度及HE染色病理学表现和评分、肠上皮FITC-D渗透率及紧密连接关键蛋白(occludin,claudin1和ZO-1)的蛋白表达水平。计量资料数据均以均数±标准误(x±Sx)表示,利用SPSS20.0软件进行统计分析。两组间比较采用两独立样本t检验分析,三组间比较采用one-way ANOVA,P0.05时差异有统计学意义。结果1.β-arrestin2在肠炎小鼠结肠组织中表达升高相比于WT组,WT+DSS组小鼠结肠组织中β-arrestin2 mRNA水平上调(1.006±0.066VS2.103±0.438,P=0.048),蛋白表达水平也明显升高。2.β-arrestin2基因敲除有利于抑制小鼠肠炎进展相比于WT+DSS组,KO+DSS组小鼠体重下降较缓,第5、6和7天均存在统计学差异(98.262±0.870VS 94.524±1.253,P=0.045;94.167±0.766 VS 89.458±1.462,P=0.029;89.523±2.301VS81.094±1.402,P=0.020);疾病活动指数上升较缓,第5、6和7天均存在统计学差异(1.585±0.210VS2.468±0.200,P=0.019;2.168±0.397 VS3.202±0.200,P=0.042;2.918±0.158VS3.934±0.066,P0.001),脾脏肿大程度更轻(74.950±2.430 VS 127.180±9.801,P=0.002),结肠缩短程度较小(6.425±0.217VS5.320±0.227,P=0.011),肠粘膜腺体保留较完整,炎症细胞浸润较少,病理学评分较低(2.333±0.211 VS3.667±0.211,P=0.002)。3.β-arrestin2基因敲除有利于维持肠上皮渗透性和紧密连接的稳定性FITC-D在KO+DSS组中的肠上皮渗透率显著低于WT+DSS组(7.835±0.520 VS39.696±8.357,P=0.009),紧密连接蛋白claudin1和occludin的蛋白表达水平在KO+DSS组更高,ZO-1在两组间无显著差异。结论β-arrestin2可能通过破坏肠上皮紧密连接,提高肠上皮渗透性,从而损伤肠上皮屏障功能,促进小鼠肠炎进展。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R574.62

【参考文献】