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目的:以γ-谷维素(Oryzanol,ORY)作为干预手段,探讨其在小鼠肝缺血再灌注(Ischemia/Reperfusion,I/R)损伤中的保护作用及相关分子机制。
方法:以下将分为两部分来阐述本实验的研究方法,分为体内实验和体外实验两部分构成。第一部分为体内实验:(1)首先选取50只C57雄性8周龄小鼠随机分为5组:①假手术组(Sham组)、②缺血再灌注组(I/R组)、③低浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY10组)、④中浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY20组)、⑤高浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY40组),其中②-⑤组进行小鼠肝脏部分I/R手术,③-⑤组进行ORY预处理。(2)小鼠经肝部分缺血再灌注后取血清和肝脏以备后续实验,采取转氨酶检测试剂盒检测各分组血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)含量;(3)对各分组肝脏标本进行H&E(Hematoxylin and eosin,苏木精&伊红)染色;(4)通过试剂盒检测各分组小鼠肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)、髓过氧化物酶(MPO)、还原性谷胱甘肽(GSH)和脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量;(5)采用Tunel染色法检测各分组小鼠肝脏组织中细胞凋亡情况,评估小鼠肝脏组织损伤程度;(6)使用免疫组化法测定小鼠肝组织中GRP78的表达水平,并采用蛋白免疫印迹法检测肝组织中NLRP3炎症通路相关蛋白、损伤相关分子HMGB1、GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白和凋亡相关蛋白(Bcl-2和Bax)的表达。
本实验第二部分为体外实验:在体外以CoCl2模拟缺氧环境来诱导小鼠肝细胞系AML12细胞缺氧损伤,探讨ORY对CoCl2诱导的缺氧损伤的影响。(1)首先采用CCK-8法检测不同浓度的γ-谷维素在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的影响、不同浓度的二氯化钴(CoCl2)在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的影响及在CoCl2诱导缺氧条件下,各浓度γ-谷维素在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的作用;(2)设计分组:①空白对照组、②ORY组、③CoCl2组和ORY+CoCl2组(经ORY预处理后CoCl2诱导损伤的AML12细胞组);(3)通过DCFH-DA染色检测各组肝细胞模型中的活性氧含量;(4)通过Hoechst染色检测各组肝细胞模型中的细胞凋亡情况;(5)采用免疫印迹法检测各组细胞模型中GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白和凋亡相关蛋白(Bcl-2和Bax)的表达。
结果:第一部分体内实验结果显示:(1)成功建立小鼠肝I/R损伤模型;(2)各浓度γ-谷维素预处理组血清AST、ALT较I/R组明显降低;(3)各浓度γ-谷维素预处理组中肝组织结构的病理损伤变化明显轻于I/R组;(4)γ-谷维素预处理组中肝组织的SOD和GSH含量较I/R组明显增高,而MDA和MOP含量较I/R组明显降低;(5)Tunel染色结果显示各浓度γ-谷维素预处理组肝脏组织中细胞凋亡明显少于I/R组;(6)与I/R组相比,各浓度γ-谷维素预处理组的免疫组化检测小鼠肝组织中GRP78的表达明显下降;(7)与I/R组相比,Sham组和各γ-谷维素预处理组中肝组织的NLRP3炎症通路相关蛋白和损伤相关分子HMGB1表达明显下降;(8)与I/R组相比,Sham组和各γ-谷维素预处理组中肝组织的GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白的表达水平明显降低。(9)与I/R组相比,Sham组和γ-谷维素预处理组中肝组织的抗凋亡蛋白Bcl-2的表达明显上调,促凋亡蛋白Bax表达显著下调。第二部分体外实验结果发现:(1)不同浓度的γ-谷维素溶液处理AML12小鼠肝细胞24小时后,400μg/ml浓度范围内的γ-谷维素溶液对小鼠肝细胞的增殖无明显影响;(2)不同浓度的二氯化钴溶液处理AML12小鼠肝细胞24小时后,随着二氯化钴溶液浓度升高,小鼠肝细胞的细胞活力值逐渐下降,当二氯化钴溶液浓度为300μmol/L时,细胞活力值下降为57.80%±3.45,后续建立缺氧模型选取此浓度;(3)不同浓度γ-谷维素溶液对小鼠肝AML12细胞预处理,在300μmol/L二氯化钴溶液条件下培养24小时后,与对照组相比,γ-谷维素溶液浓度在160μg/ml及240μg/ml时细胞活力值明显升高;(4)预处理组(ORY240+CoCl2300组)中肝细胞的活性氧含量明显高于二氯化钴处理组(CoCl2300组);(5)与二氯化钴处理组(CoCl2300组)相比,预处理组(ORY240+CoCl2300组)中凋亡细胞明显减少;(6)ORY240+CoCl2300组中GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白的表达水平明显降低。(7)与二氯化钴处理组相比,肝细胞的促凋亡蛋白Bcl-2表达水平较二氯化钴处理组明显增高,凋亡蛋白Bax表达水平较二氯化钴处理组明显降低;
结论:γ-谷维素预处理能够改善肝I/R导致的肝脏损伤,其可能的机制与ORY减轻氧化应激、抑制NLRP3炎症通路和降低损伤相关分子HMGB1的表达来减轻炎症反应,并抑制GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路的激活减轻细胞凋亡来实现的。本研究探索了ORY在肝I/R损伤中的保护作用,为ORY将来用于治疗肝脏疾病提供依据。
方法:以下将分为两部分来阐述本实验的研究方法,分为体内实验和体外实验两部分构成。第一部分为体内实验:(1)首先选取50只C57雄性8周龄小鼠随机分为5组:①假手术组(Sham组)、②缺血再灌注组(I/R组)、③低浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY10组)、④中浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY20组)、⑤高浓度γ-谷维素预处理组(I/R+ORY40组),其中②-⑤组进行小鼠肝脏部分I/R手术,③-⑤组进行ORY预处理。(2)小鼠经肝部分缺血再灌注后取血清和肝脏以备后续实验,采取转氨酶检测试剂盒检测各分组血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)含量;(3)对各分组肝脏标本进行H&E(Hematoxylin and eosin,苏木精&伊红)染色;(4)通过试剂盒检测各分组小鼠肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)、髓过氧化物酶(MPO)、还原性谷胱甘肽(GSH)和脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量;(5)采用Tunel染色法检测各分组小鼠肝脏组织中细胞凋亡情况,评估小鼠肝脏组织损伤程度;(6)使用免疫组化法测定小鼠肝组织中GRP78的表达水平,并采用蛋白免疫印迹法检测肝组织中NLRP3炎症通路相关蛋白、损伤相关分子HMGB1、GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白和凋亡相关蛋白(Bcl-2和Bax)的表达。
本实验第二部分为体外实验:在体外以CoCl2模拟缺氧环境来诱导小鼠肝细胞系AML12细胞缺氧损伤,探讨ORY对CoCl2诱导的缺氧损伤的影响。(1)首先采用CCK-8法检测不同浓度的γ-谷维素在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的影响、不同浓度的二氯化钴(CoCl2)在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的影响及在CoCl2诱导缺氧条件下,各浓度γ-谷维素在体外对AML12小鼠肝细胞增殖的作用;(2)设计分组:①空白对照组、②ORY组、③CoCl2组和ORY+CoCl2组(经ORY预处理后CoCl2诱导损伤的AML12细胞组);(3)通过DCFH-DA染色检测各组肝细胞模型中的活性氧含量;(4)通过Hoechst染色检测各组肝细胞模型中的细胞凋亡情况;(5)采用免疫印迹法检测各组细胞模型中GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白和凋亡相关蛋白(Bcl-2和Bax)的表达。
结果:第一部分体内实验结果显示:(1)成功建立小鼠肝I/R损伤模型;(2)各浓度γ-谷维素预处理组血清AST、ALT较I/R组明显降低;(3)各浓度γ-谷维素预处理组中肝组织结构的病理损伤变化明显轻于I/R组;(4)γ-谷维素预处理组中肝组织的SOD和GSH含量较I/R组明显增高,而MDA和MOP含量较I/R组明显降低;(5)Tunel染色结果显示各浓度γ-谷维素预处理组肝脏组织中细胞凋亡明显少于I/R组;(6)与I/R组相比,各浓度γ-谷维素预处理组的免疫组化检测小鼠肝组织中GRP78的表达明显下降;(7)与I/R组相比,Sham组和各γ-谷维素预处理组中肝组织的NLRP3炎症通路相关蛋白和损伤相关分子HMGB1表达明显下降;(8)与I/R组相比,Sham组和各γ-谷维素预处理组中肝组织的GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白的表达水平明显降低。(9)与I/R组相比,Sham组和γ-谷维素预处理组中肝组织的抗凋亡蛋白Bcl-2的表达明显上调,促凋亡蛋白Bax表达显著下调。第二部分体外实验结果发现:(1)不同浓度的γ-谷维素溶液处理AML12小鼠肝细胞24小时后,400μg/ml浓度范围内的γ-谷维素溶液对小鼠肝细胞的增殖无明显影响;(2)不同浓度的二氯化钴溶液处理AML12小鼠肝细胞24小时后,随着二氯化钴溶液浓度升高,小鼠肝细胞的细胞活力值逐渐下降,当二氯化钴溶液浓度为300μmol/L时,细胞活力值下降为57.80%±3.45,后续建立缺氧模型选取此浓度;(3)不同浓度γ-谷维素溶液对小鼠肝AML12细胞预处理,在300μmol/L二氯化钴溶液条件下培养24小时后,与对照组相比,γ-谷维素溶液浓度在160μg/ml及240μg/ml时细胞活力值明显升高;(4)预处理组(ORY240+CoCl2300组)中肝细胞的活性氧含量明显高于二氯化钴处理组(CoCl2300组);(5)与二氯化钴处理组(CoCl2300组)相比,预处理组(ORY240+CoCl2300组)中凋亡细胞明显减少;(6)ORY240+CoCl2300组中GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路蛋白的表达水平明显降低。(7)与二氯化钴处理组相比,肝细胞的促凋亡蛋白Bcl-2表达水平较二氯化钴处理组明显增高,凋亡蛋白Bax表达水平较二氯化钴处理组明显降低;
结论:γ-谷维素预处理能够改善肝I/R导致的肝脏损伤,其可能的机制与ORY减轻氧化应激、抑制NLRP3炎症通路和降低损伤相关分子HMGB1的表达来减轻炎症反应,并抑制GRP78/PERK/EIF2S1/CHOP内质网应激通路的激活减轻细胞凋亡来实现的。本研究探索了ORY在肝I/R损伤中的保护作用,为ORY将来用于治疗肝脏疾病提供依据。