1,25-二羟维生素D3在调控哮喘大鼠气道炎症及Rho激酶信号通路中的作用及其机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangshuai5365
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支气管哮喘是一种严重危害公众健康的慢性变态反应性气道炎症性疾病,发病率逐年增高并造成巨大的社会经济负担,因此研究哮喘的发生、发展及防治,已成为当前亟待解决的前沿课题。哮喘是由多种细胞和细胞组分参与,以气道慢性炎症、气道高反应性和不可逆性气流受阻为特点。某些环境因素作用于遗传易感个体,通过T细胞调控的免疫介质释放机制作用于气道产生炎症及气道高反应(AHR)。气道炎症形成过程是炎症细胞迁移、趋化和浸润的过程。哮喘的发病与气道炎症密切相关。哮喘气道炎症包括多种细胞,主要为淋巴细胞、嗜酸性粒细胞(EOS)和肥大细胞长期浸润气道,其中EOS浸润最具特征、意义重大;以EOS为主的炎性细胞浸润,在局部释放多种炎性介质,损伤支气管上皮细胞与微血管内皮细胞,造成AHR。AHR表现为气道对各种刺激所表现的过快和过强的收缩反应,产生广泛的气道狭窄,是决定哮喘发作频度及临床严重程度的重要因素。气道重塑是指气道在慢性炎症刺激下所发生的气道壁结构变化,包括细胞外基质沉积、基底膜增厚,炎症细胞浸润、气道平滑肌细胞(Airway smooth muscle cells,ASMCs)和腺体增生肥大,是哮喘发病机制的一个重要环节和气道病理改变的重要基础,也是哮喘慢性化、持续化、不可逆性气道阻塞及AHR及激素抵抗性哮喘的病理基础。ASMCs是哮喘非特异性炎症的靶细胞,是哮喘时炎症细胞、炎症介质发挥作用的效应细胞。  目前研究发现1,25-(OH)2D3除外经典的调节体内骨稳态及钙磷代谢平衡的生理功能外,还具有更为广泛的生物学调节作用。哮喘是由遗传和环境因素共同作用的复杂的多基因遗传病,1,25-二羟维生素D3[(1,25-dihydroxyvitamin D3,1,25-(OH)2D3)]是体内维生素D3最重要的活性代谢产物,主要通过与维生素D受体(vitaminD receptor,VDR)结合而发挥生物学效应。VDR基因是哮喘的易感基因,其多态性参与了哮喘的发生及发展,提示1,25-(OH)2D3可能在某种程度上通过与VDR的配体-受体效应来调节哮喘。对1,25-(OH)2D3功能的进一步研究发现,它在哮喘的免疫应答及慢性气道炎症发面发挥了重要的作用。在哮喘模型中,可见到RhoA蛋白表达增多。研究表明,RhoA和Rho激酶在EOS、中性粒细胞、淋巴细胞、树突状细胞、肥大细胞和单核细胞的迁移和/或功能中起重要作用。Rho激酶抑制剂Y-27632对气道炎症有重要的抑制作用。目前国内外尚无研究1,25-(OH)2D3通过对本实验中气道炎症相关趋化因子及通过Rho/Rho激酶信号通路调节哮喘气道炎症和气道平滑肌细胞收缩机制的相关报道。因此,在充分阐述哮喘机制的基础上,采取针对性的治疗措施抑制哮喘的气道炎症、抑制气道高反应性的发生、抑制ASMCs增殖以阻止气道重塑的发生是预防和治疗哮喘的关键所在,具有重要的意义。  本项研究共分三部分:  论文一1,25-二羟维生素D3对哮喘大鼠气道炎症及趋化因子表达的影响  目的:观察1,25-二羟维生素D3对哮喘大鼠气道炎症及趋化因子表达的影响,探讨它在哮喘治疗中的作用。  方法:Wistar大鼠随机分为正常对照组(N)、哮喘组(A)1,25-(OH)2D3组(VD)、普米克(P)组及1,25-(OH)2D3+普米克联合治疗组(L)。卵白蛋白(ovalbumin,OVA)致敏和激发建立急性哮喘模型;HE染色观察肺组织病理变化,同时采用Elisa法检测各组支气管肺泡灌洗液(BALF)和血清中IgE和趋化因子Eotaxin、IL-8表达水平;同时检测用TNF-a、1,25-(OH)2D3处理体外培养的急性哮喘大鼠气道平滑肌细胞上清中的Eotaxin和IL-8表达含量比较。  结果:(1)VD组能部分逆转哮喘气道炎症的特征性的病理改变;(2)VD组的IgE、Eotaxin和IL-8表达水平较哮喘组明显降低(P<0.05),但仍高于对照组(P<0.05)。  结论:1,25-(OH)2D3的干预可显著减轻哮喘肺组织炎症的病理改变;1,25-(OH)2D3有效抑制了哮喘时的IgE、Eotaxin和IL-8表达含量,表明其可能通过部分抑制气道炎症中IgE和趋化因子的产生来减轻气道炎症、AHR和气道重塑的发生。  论文二1,25-二羟维生素D3对哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖、迁移、细胞周期及VDR、RhoA表达的影响  目的:从细胞水平探讨1,25-(OH)2D3对与哮喘关系密切的气道平滑肌细胞增殖、迁移及细胞周期及VDR、RhoA表达的影响,以期发现1,25-(OH)2D3是否通过这些因素发挥了作用。  方法:原代培养急性哮喘大鼠的ASMCs,以1,25-(OH)2D3作为干预因素,CCK8法检测1,25-(OH)2D3对ASMCs增殖的影响并确定其最佳作用浓度;而后用最佳作用浓度处理ASMCs,CCK8法测定细胞增殖活力;Transwell小室检测细胞迁移;流式细胞仪测定细胞周期。同时原代培养体内干预各模型组ASMCs,Real time PCR法和Western blot检测肺组织和ASMCs中VDR及RhoA表达的影响,研究其作用机制。  结果:(1)1,25-(OH)2D3在10-11-10-10M并不影响哮喘大鼠ASMCs的增殖(P>0.05),但其在10-9-10-6M浓度下均能显著抑制ASMCs的增殖,且表现为浓度依赖性(P<0.05);当浓度达到10-6M时,1,25-(OH)2D3抑制作用最强,但此浓度可产生高钙血症,故把10-7M作为实验的最佳浓度运用于后续的实验研究;(2)10-7M1,25-(OH)2D3对哮喘大鼠的ASMCs的抗增殖作用呈现时间依赖性;(3)10-7M1,25-(OH)2D3对哮喘大鼠的ASMCs的迁移有明显的抑制作用;(4)1,25-(OH)2D3显著抑制哮喘大鼠ASMCs的细胞周期中G1/S的转化。(5)1,25-(OH)2D3可显著上调ASMC中VDR基因和蛋白的表达,可通过VDR发挥其生物活性;同时抑制并减少了Rho/Rho激酶信号通路中RhoA基因和蛋白的表达。  结论:1,25-(OH)2D3能显著抑制哮喘大鼠ASMCs的增殖、迁移及细胞周期进展,这种多重的抑制作用可能是其上调VDR基因和蛋白的表达,通过调控Rho/Rho激酶信号通路而发挥其调节哮喘气道炎症、AHR和气道重塑的作用机制之一。  论文三1,25-二羟维生素D3对哮喘大鼠RhoA/Rho激酶信号通路的作用及其机制研究  目的:探讨1,25-二羟维生素D3对哮喘大鼠RhoA/Rho激酶信号通路的作用及其机制研究。  方法:原代培养急性哮喘模型大鼠ASMCs,并随机分为五组:对照组(C)、TNF-a组(TNF)、1,25-(OH)2D3组(VD)、地塞米松(dexamethasone,DXM)组(DXM)和1,25-(OH)2D3+DXM联合治疗组(L)。Western blot检测RhoA、ROCK、MLC20及P-MLC20蛋白表达水平。Real-time quantitative PCR技术检测RhoA、ROCK、MLC20的mRNA表达水平。  结果:(1)C组ASMCs表达一定量的VDR,TNF-a的刺激并不影响其表达,而1,25-(OH)2D3却显著上调VDR的mRNA表达水平;(2)各治疗组的RhoA、ROCK、MLC20及P-MLC20的表达较TNF组明显减弱(P<0.05),但仍强于C组(P<0.05)或与C组无差异(P>0.05。  结论:1,25-二羟维生素D3下调了了RhoA、ROCK、MLC20及P-MLC20的表达,从而抑制哮喘的气道炎症和气道平滑肌收缩,从而减轻了AHR,也进一步说明RhoA/Rho激酶信号通路广泛地参与了哮喘状态下ASMCs的功能失调,因此1,25-(OH)2D3对该信号通路的抑制可能是其调控哮喘ASMCs的重要机制之一。
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