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        支原體脂肽經(jīng)EGFR/MMP-9誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞分泌MUC5AC

        2015-08-07 10:13:48文道林余敏君游曉星李冉輝陳列松朱翠明李媛媛曾焱華
        當(dāng)代醫(yī)學(xué) 2015年28期
        關(guān)鍵詞:脂肽黏液磷酸化

        文道林 余敏君 游曉星 李冉輝 陳列松 朱翠明 李媛媛 曾焱華

        支原體脂肽經(jīng)EGFR/MMP-9誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞分泌MUC5AC

        文道林 余敏君 游曉星 李冉輝 陳列松 朱翠明 李媛媛 曾焱華

        目的 觀察支原體巨噬細(xì)胞活化脂肽-2(MALP-2)誘導(dǎo)人氣道上皮細(xì)胞分泌粘蛋白MUC5AC的分子機(jī)制。方法 體外培養(yǎng)人氣道上皮細(xì)胞NCI-H292,分別采用0、0.1、1.0和5.0μg/mL MALP-2刺激NCI-H292細(xì)胞24h,采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)檢測(cè)培養(yǎng)上清中MUC5AC和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)的含量;Western blot檢測(cè)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)磷酸化水平。同時(shí)采用EGFR抑制劑AG-1478或MMP-9抑制劑(MMP-9 Inhibitor I)處理細(xì)胞,觀察其對(duì)MUC5AC分泌的影響。結(jié)果 NCI-H292細(xì)胞未刺激時(shí),MUC5AC以及MMP-9分泌水平極低。當(dāng)給予0.1~5μg/mL MALP-2作用18h后,MUC5AC的分泌水平顯著增高。此外,5μg/mL MALP-2作用NCI-H292細(xì)胞1h后可誘導(dǎo)EGFR磷酸化。采用AG-1478預(yù)處理細(xì)胞1h后,MMP-9及MUC5AC分泌水平明顯減少,同時(shí),采用10nmol/L MMP-9抑制劑處理后也能下調(diào)MUC5AC水平。結(jié)論 支原體MALP-2經(jīng)EGFR/MMP-9誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞分泌MUC5AC。

        支原體巨噬細(xì)胞活化脂肽2;基質(zhì)金屬蛋白酶9;MUC5AC

        黏液是分布于氣道表面的一層粘彈性凝膠,它和纖毛共同形成黏液纖毛運(yùn)輸系統(tǒng),是機(jī)體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分[1]。雖然黏液對(duì)拮抗病原微生物感染發(fā)揮重要作用,但病理?xiàng)l件下氣道黏液過(guò)度分泌對(duì)影響?zhàn)つだw毛的清除功能。臨床多種疾病,如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、囊性纖維化和支氣管擴(kuò)張,往往伴隨有黏液的過(guò)度分泌,從而加重疾病的病情[2-4]。氣道黏液的主要成分是水、離子和粘蛋白組成(其中粘蛋白約占2%)。粘蛋白是由位于上皮杯狀細(xì)胞和黏膜下層腺體中的黏液細(xì)胞分泌。目前已經(jīng)鑒定的粘蛋白基因至少有12種,其中以MUC5AC最重要[5]。肺炎支原體是引起社區(qū)獲得性肺炎最常見(jiàn)的病原微生物,在多種慢性呼吸系統(tǒng)疾病如哮喘中發(fā)揮重要作用。研究表明,肺炎支原體感染后,可上調(diào)氣道上皮細(xì)胞分泌MUC5AC[6],但其分子機(jī)制尚未完全明了。本研究以支原體巨噬細(xì)胞活化脂肽2(macrophage-activating lipopeptide-2,MALP-2)為研究對(duì)象,觀察其處理NCI-H292細(xì)胞后,對(duì)MUC5AC分泌有何影響,并初步探討其調(diào)控機(jī)制,從而進(jìn)一步明確支原體的致病機(jī)制。

        1 材料與方法

        1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑 RPMI-1640培養(yǎng)基、胎牛血清為Invitrogen公司產(chǎn)品(Frederick,MD);人基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9,MMP-9)ELISA檢測(cè)試劑盒購(gòu)自深圳欣博盛生物有限公司,人MUC5AC ELISA檢測(cè)試劑盒購(gòu)自武漢華美生物工程有限公司。鼠抗人磷酸化表皮生長(zhǎng)因子受體(epithelial growth factor receptor,EGFR)抗體以及total-EGFR抗體購(gòu)自Cell signaling(Beverly,MA)。AG1478和基質(zhì)金屬蛋白酶-9抑制劑購(gòu)自Calbiochem(Darmstadt, Germany)。

        1.2 細(xì)胞培養(yǎng)與處理 人氣道上皮細(xì)胞系NCI-H292用含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基培養(yǎng),于37℃、5%CO2條件下培養(yǎng)。待細(xì)胞生長(zhǎng)豐度達(dá)到70%時(shí),將其接種至無(wú)血清培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)24h以同步細(xì)胞周期。MALP-2刺激前將NCI-H292接種至24孔板中(細(xì)胞數(shù)約5×105),加入終濃度為0、0.1、1.0和5.0μg/mL MALP-2刺激0~4h或24h,隨后獲取上清或提取總蛋白用于下一步研究。

        1.3 MMP-9和MUC5AC檢測(cè) 細(xì)胞處理結(jié)束后,通過(guò)反復(fù)凍融以裂解細(xì)胞。經(jīng)1000r/min離心5min后,棄沉淀,采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法檢測(cè)上清中

        MMP-9和MUC5AC的含量。操作方法按照試劑盒提供的操作步驟進(jìn)行。結(jié)果以相對(duì)含量表示(處理組吸光值/對(duì)照組吸光值×100%)。

        1.4 EGFR磷酸化分析 細(xì)胞處理結(jié)束后,采用預(yù)冷PBS洗滌1次,隨后加入100μL裂解液[50mmol/L Tris(pH7.4),150mmol/L NaCl,1% NP-40,0.1% SDS,1μL蛋白酶抑制劑,1μL磷酸酶抑制劑以及1μL PMSF]冰上裂解15min。4℃離心獲取上清,測(cè)定蛋白濃度后,獲取40μg蛋白用于凝膠電泳。隨后通過(guò)電轉(zhuǎn)印至硝酸纖維素膜上,經(jīng)5%脫脂奶粉封閉后,分別與抗磷酸化EGFR抗體(1∶1000)和EGFR抗體(1∶1500)孵育。充分洗膜后加入辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記二抗,ECL顯影、拍照。

        1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)3次,應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料用“x±s”表示,組間比較采用單因素方差分析數(shù)據(jù)。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 MALP-2誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞EGFR磷酸化NCI-H292細(xì)胞未經(jīng)MALP-2刺激時(shí),EGFR磷酸化水平極低。當(dāng)給予MALP-2刺激0~4h后,細(xì)胞內(nèi)磷酸化EGFR含量顯著增多,而對(duì)細(xì)胞內(nèi)EGFR總量無(wú)明顯影響。見(jiàn)圖1。

        圖1 MALP-2作用不同時(shí)間對(duì)NCI-H292細(xì)胞EGFR磷酸化的影響

        2.2 MALP-2誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MMP-9 當(dāng)給予0.1、1.0、5.0μg/mL MALP-2作用24h后,可顯著誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MMP-9,且隨著MALP-2濃度的增加,MMP-9的分泌水平進(jìn)一步增多。見(jiàn)圖2。

        圖2 不同濃度MALP-2誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MMP-9

        2.3 EGFR抑制劑處理下調(diào)MALP-2誘導(dǎo)分泌MMP-9 NCI-H292細(xì)胞在MALP-2處理前,首先用5~10μmol/ L EGFR AG-1478預(yù)處理細(xì)胞1h,隨后再用MALP-2刺激24h,AG-1478處理后,MMP-9分泌水平明顯降低(P<0.05)。見(jiàn)圖3。

        圖3 AG-1478抑制MALP-2誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MMP-9

        2.4 抑制MMP-9活性后降低MUC5AC的分泌5μg/mL MALP-2作用NCI-H292細(xì)胞后,可顯著誘導(dǎo)其分泌MUC5AC。而給予10nmol/L MMP-9抑制劑預(yù)處理細(xì)胞后,MUC5AC含量顯著減少(P<0.05)。見(jiàn)圖4。

        圖4 MMP-9抑制劑下調(diào)MALP-2誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MUC5AC

        3 討論

        肺炎支原體是導(dǎo)致兒童及成人呼吸系統(tǒng)感染最常見(jiàn)的病原體,并與多種疾病的急性發(fā)作有關(guān),如哮喘與COPD。雖然病毒感染是導(dǎo)致哮喘急性發(fā)作的重要因素,但該病也與隨后引起的肺炎支原體二重感染有關(guān)[7]。在這些疾病的急性發(fā)作時(shí),粘蛋白的過(guò)度分泌是重要的病理學(xué)特征。本研究證實(shí)支原體致病物質(zhì)MALP-2可通過(guò)EGFR/MMP-9通路誘導(dǎo)NCI-H292細(xì)胞分泌MUC5AC,這可能是支原體導(dǎo)致多種慢性肺部疾病急性發(fā)作的重要致病因素。

        研究表明,MMPs參與多種慢性氣道疾病,如COPD、哮喘和囊性纖維化的發(fā)病過(guò)程,尤其是在氣道炎癥反應(yīng)中,MMP-9發(fā)揮重要作用[8]。然而,以往的研究大多局限于MMPs對(duì)氣道重塑和肺實(shí)質(zhì)的破壞作用[9],而MMPs對(duì)粘蛋白高分泌的調(diào)控作用和機(jī)制并不完全清楚。本研究通過(guò)ELISA證實(shí),MALP-2處理NCI-H292細(xì)胞后,可顯著誘導(dǎo)其分泌MMP-9。MMPs異常分泌后可引起細(xì)胞外基質(zhì)降解從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的異常,如導(dǎo)致血管通透性增加和炎性細(xì)胞的滲出等?;罨腗MP-9可降解的細(xì)胞表面相關(guān)分子而產(chǎn)生具有活性的生物成分,并可以通過(guò)裂解細(xì)胞-細(xì)胞之間黏附蛋白來(lái)影響細(xì)胞的行為[10]。本研究結(jié)果顯示,MALP-2處理后可誘導(dǎo)EGFR磷酸化,而NCI-H292細(xì)胞給予EGFR抑制劑處理后,MMP-9的分泌水平顯著降低,表明MMP-9的分泌與EGFR的磷酸化有關(guān)。隨后的研究也證實(shí)MALP-2可上調(diào)MUC5AC的表達(dá),而給予MMP-9抑制劑處理后,MUC5AC的含量明顯減少,表明MMP-9參與了MUC5AC的分泌。在本研究中,我們并未對(duì)EGFR相關(guān)配體進(jìn)行檢測(cè),MMP-9誘導(dǎo)MUC5AC的分泌可能是通過(guò)MMP-9降解細(xì)胞表面相關(guān)EGFR的配體分子,或釋放一些相關(guān)生物活性物質(zhì)而最終誘導(dǎo)MUC5AC的合成。此外,MALP-2是TLR2和TLR6的配體。MALP-2經(jīng)TLR2/6識(shí)別后,可上調(diào)一系列細(xì)胞因子或炎性介質(zhì)的產(chǎn)生,而這些炎性因子也可能誘導(dǎo)粘蛋白的表達(dá)[11]。

        總之,本研究證實(shí)MALP-2通過(guò)EGFR/MMP-9誘導(dǎo)MUC5AC分泌,因此,MMP-9除了具有損傷肺泡、氣道重構(gòu)以及降解細(xì)胞外基質(zhì)外,同時(shí)也能上調(diào)粘蛋白的分泌。在隨后的研究當(dāng)中,我們將對(duì)EGFR的上游通路開(kāi)展研究,從而進(jìn)一步明確肺炎支原體的致病機(jī)制。

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        Objective To investigate the molecular mechanism of the Macrophage-activating lipopeptide-2 (MALP-2) on secretion of MUC5AC in human airway epithelial cells. Methods The airway epithelial cell line NCI-H292 was cultured in vitro and stimulated with 0, 0.1,1.0 and 5.0 μg/ mL of MALP-2 for 24h. Secretion of MUC5AC and matrix metalloprotein-9 (MMP-9) in the supernatant were detected by ELISA; Phosphorylation of epithelial growth factor receptor (EGFR) was measured by Western blot. To observe the effect of EGFR and MMP-9 on the mediation of MUC5AC secretion, specific inhibitor AG-1478 and MMP-9 Inhibitor I was used before MALP-2 stimulation. Results The secretion level of MUC5AC and MMP-9 was very low in untreated cells. 0.1-5μg/mL of MALP-2 incubation for 18h signifi cantly upregulated MUC5AC secretion. In addition, 5μg/mL MALP-2 could induce EGFR phosphorylation after 1h of incubation. Treatment of AG-1478, an inhibitor of EGFR, signifi cantly abrogated MALP-2-induced MMP-9 and MUC5AC secretion. Furthermore, 10nmol/L MMP-9 inhibitor could also inhibit MUC5AC production. Conclusion Mycoplasma MALP-2 induces MUC5AC secretion via the EGFR/MMP-9 pathways in human airway epithelial cells

        Macrophage-activating lipopeptide-2; Matrix metalloprotein-9; MUC5AC

        10.3969/j.issn.1009-4393.2015.28.001

        國(guó)家自然科學(xué)基金 (31370207)

        湖南 421001 南華大學(xué)病原生物學(xué)研究所 (文道林 余敏君 游曉星 李冉輝 陳列松 朱翠明 李媛媛 曾焱華) 廣東 518106 深圳市光明新區(qū)人民醫(yī)院 (文道林) 湖南 422000 邵陽(yáng)市中心醫(yī)院檢驗(yàn)科 (李媛媛)

        曾焱華 E-mail:zengyihua21cn@126.com

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