DAB2IP在先天性膈疝相关肺发育不良中的作用及机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:slcsg956
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背景:先天性膈疝(congenital diaphragmatic hernia,CDH)是一种由于膈肌缺损,导致腹腔内容物突出进入胸腔,干扰肺脏正常发育的疾病。新生儿CDH的发生率范围在0.8-5/10,000之间,并且随种群而异。近几十年来,由于产前诊断、孕期监测和内外科治疗技术的发展和规范,CDH患儿的生存率有增加的趋势;然而,多种因素,如肺发育不全、新生儿持续性肺动脉高压(PPHN)等都会影响CDH患儿的预后和存活。因此,亟待我们去寻找CDH相关肺发育不全的发病机制,为有效改善CDH患儿预后提供理论支持。本课题组前期利用硝基酚(除草醚)诱导的大鼠CDH模型,进行胎鼠肺组织蛋白组学分析,发现DAB2IP在膈疝胎鼠肺组织中的表达上调。DAB2IP(Disabled homolog 2-interacting protein)是一种Ras GTP酶激活蛋白(GAP),参与调控广泛的信号通路和特殊的信号通路,参与先天免疫反应、炎症和细胞生长抑制、凋亡、细胞存活、血管生成、细胞迁移和成熟等过程,且具有抑制肿瘤的作用。在胎儿器官发育过程中,DAB2IP表达呈现时间特异性。DAB2IP在胎儿肺中的表达极低,主要表达于细支气管,位于终末细支气管上皮细胞的胞浆内。RAS蛋白(rat sarcoma,RAS)是GTP酶,作为调控细胞增殖、生存、生长、迁移、分化或细胞骨架活力信号通路的分子开关,Ras蛋白通过在非活化的GDP结合状态和活化的GTP结合状态之间循环,从细胞外生长因子转导信号。RAS上GTP与GDP的交换受到鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)和GTP酶活化蛋白(GAPs)的调控。活化的RAS(GTP-RAS)通过效应器调控多种细胞功能,包括Raf,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和Ral鸟嘌呤核苷酸解离刺激物(RALGDS)。RAS不仅参与肿瘤发生,而且参与许多发育障碍。但目前为止,在膈疝肺组织中DAB2IP的时空表达情况及其在肺发育不良中的调控机制尚无人研究。目的:利用硝基酚(除草醚)诱导的大鼠膈疝模型,研究DAB2IP在膈疝相关的肺发育不良中的作用机制。方法:1、构建硝基酚(除草醚)诱导的大鼠膈疝模型,通过免疫组化、Realtime PCR和Western Blotting实验方法,检测DAB2IP在膈疝组胎肺与正常组胎肺发育过程中的时空表达差异情况及在组织中的定位。2、通过Pull Down实验方法检测膈疝组胎肺与正常组胎肺中GTP活化状态下的GTP-RAS蛋白量差异。3、通过Western Blotting实验方法,检测膈疝组肺组织中RAF-MEK-ERK、PI3K-AKT信号通路的改变。4、通过Western Blotting、免疫组化和免疫荧光实验方法检测膈疝组肺组织的增殖及凋亡变化。5、在肺上皮细胞中转染DAB2IP过表达质粒及si RNA,通过Pull-Down实验方法检测GTP活化状态下的GTP-RAS蛋白量差异。6、通过Western Blotting实验方法,检测肺上皮细胞中过表达及沉默DAB2IP后,RAS下游RAF-MEK-ERK、PI3K-AKT信号通路的改变。7、利用Western Blotting、CCK-8以及EDU实验方法,检测肺上皮细胞中过表达及沉默DAB2IP后,对细胞增殖及凋亡的影响。结果:在大鼠肺发育过程中,和对照组相比,膈疝组肺组织中DAB2IP的转录、表达水平均有所增高,但没有呈现出明显的随时间变化的趋势;IHC结果提示DAB2IP主要定位于呼吸道上皮细胞,到肺发育后期E19.5d、E21.5d(小管期、囊泡期)膈疝组肺组织肺泡数明显减少、肺泡壁明显增厚,提示呼吸道上皮细胞增殖、分化异常或许与DAB2IP的表达上调有关。在大鼠肺发育的E17.5d(假腺管期)和E21.5d(囊泡期)中,与对照组相比,膈疝组处于活化状态下的GTP-RAS的含量要明显降低,而RAS蛋白总量没有明显差异;膈疝组RASMAPK(RAF-MEK-ERK)、PI3K-AKT通路的蛋白磷酸化水平普遍降低,同时增殖标志物PCNA表达降低,凋亡标志物BAX/Bcl-2的比值增加;结合免疫组化和免疫荧光的结果提示,膈疝组肺组织细胞增殖减少、凋亡增加的变化主要表现在肺上皮细胞。在肺上皮细胞中过表达DAB2IP之后,总RAS的表达量没有明显差异,而GTP-RAS的含量明显降低;RAF-MEK-ERK通路、PI3K-AKT通路的磷酸化水平均有所降低;增殖标志物PCNA降低,凋亡标志物BAX/Bcl-2增高,肺上皮细胞增殖能力明显降低,增殖细胞所占百分比明显降低。在肺上皮细胞中沉默DAB2IP之后,总RAS的表达量及GTP-RAS的含量均没有明显差异;RAF-MEK-ERK通路、PI3K-AKT通路的磷酸化水平虽有个别有降低的趋势,但无统计学差异;凋亡标志物BAX/Bcl-2有所降低,但增殖细胞所占百分比却略有降低。结论:1、在先天性膈疝大鼠模型中,膈疝组肺组织中DAB2IP的转录、表达水平上调,且其主要定位于呼吸道上皮细胞。2、先天性膈疝胎鼠肺组织中,GTPRAS水平、RAS-MAPK及PI3K-AKT通路的磷酸化水平均有所降低,增殖水平降低,凋亡水平增加。3、在人肺上皮细胞中过表达DAB2IP,导致GTP-RAS水平、RAS-MAPK及PI3K-AKT通路的磷酸化水平降低,抑制肺上皮细胞的增值,促进肺上皮细胞的凋亡。
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