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        慢病毒介導(dǎo)miR-17過表達(dá)對潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的影響及機(jī)制初探

        2020-01-08 09:07:38
        國際消化病雜志 2019年6期
        關(guān)鍵詞:小鼠差異模型

        潰瘍性結(jié)腸炎(UC)屬于炎癥性腸病(IBD),好發(fā)于直腸和乙狀結(jié)腸[1]。UC的發(fā)病機(jī)制目前尚未完全明確,其與環(huán)境、遺傳、感染、細(xì)胞凋亡及免疫等多種因素相關(guān)。有研究顯示,腸道黏膜細(xì)胞對維持腸道微生態(tài)平衡具有重要作用,而腸道黏膜細(xì)胞凋亡率升高將導(dǎo)致腸道黏膜屏障受損[2]。腸道黏膜屏障受損與UC久治不愈、病情反復(fù)密切相關(guān)。miR-17是由6個序列相似、結(jié)構(gòu)相仿的核苷酸組成的RNA分子,其序列高度保守,存在于基因組中內(nèi)含子的非編碼區(qū)[3]。研究表明,miR-17主要與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)[4]。本研究探討了miR-17過表達(dá)對UC小鼠結(jié)腸組織的影響及可能的機(jī)制,以期為UC的治療提供新的思路。

        1 材料和方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動物

        SPF級BALB/c小鼠,雄性,共45只,體質(zhì)量為25~32 g。由中國醫(yī)科大學(xué)提供,許可證號:SYXK(遼)2018-0087。室溫保持22 ℃~28 ℃,相對濕度35%~75%,晝夜自然光照,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。

        1.2 主要試劑與儀器

        試劑:2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)(美國Sigma公司),裂解液(美國BD公司),Tunel檢測試劑盒(上海碧云天公司),水合氯醛(天津福星公司),BCA蛋白定量測定試劑盒(上海碧云天公司),HE染色試劑盒(北京索萊寶公司)、RNA提取試劑盒、反轉(zhuǎn)錄試劑盒(美國Beyotime公司),兔單克隆抗Bim抗體(美國PAA公司),HRP標(biāo)記羊抗兔二抗(上海碧云天公司),SDS-PAGE凝膠配置試劑盒(南京建成公司),ECL發(fā)光試劑盒(美國Thermo公司)。 儀器:垂直電泳槽、穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀、RT-PCR反應(yīng)擴(kuò)增儀(美國Bio-Rad公司)。本研究由沈陽萬類生物公司設(shè)計引物,引物序列見表1。

        1.3 分組與UC模型構(gòu)建

        35只小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后,禁食不禁水維持24 h,腹腔注射4%水合氯醛溶液(40 mg/kg),待小鼠麻醉后,從小鼠的肛門插入直徑為5 mm的硅膠管,進(jìn)深約8 mm;該管另一端連接注射器,一次性注射2.5%TNBS乙醇溶液(TNBS溶于50 %的乙醇水溶液)灌腸(100 mg/kg),灌腸完畢后,提拉尾巴使小鼠倒立3 min,放回原籠繼續(xù)飼養(yǎng),參照文獻(xiàn)[5]制作UC模型。隨機(jī)選取5只小鼠處死,取結(jié)腸組織進(jìn)行病理學(xué)觀察,判斷小鼠UC模型構(gòu)建成功與否。將30只UC模型構(gòu)建成功的小鼠隨機(jī)分成模型組(B組)、模型+空載體組(C組)、模型+miR-17過表達(dá)組(D組),每組10只;另取10只小鼠用上述方法注射100 mg/kg的生理鹽水灌腸,設(shè)為正常組(A組)。其中C組小鼠在第1、7、14、21天時于尾靜脈注射慢病毒空載體100 μL;D組小鼠于相同時間點(diǎn)注射等量的miR-17過表達(dá)慢病毒載體;最后1次注射1周后處死全部4組小鼠,并將結(jié)腸組織存于-80 ℃冰箱中。

        表1 引物序列

        1.4 小鼠癥狀觀察與評分

        實(shí)驗(yàn)開始后,每日記錄每只小鼠的體質(zhì)量,觀察每只小鼠的糞便情況以及便血情況,根據(jù)UC的疾病活動指數(shù)(DAI)標(biāo)準(zhǔn),并參照文獻(xiàn)[6]進(jìn)行評分。具體如下:體質(zhì)量無下降,糞便正常且無便血計0分;體質(zhì)量下降<5 %,糞便松散且無便血計1分;體質(zhì)量下降5 %~10 %,糞便松散有便血計2分;體質(zhì)量下降11 %~15 %,稀便,有便血計3分;體質(zhì)量下降>15 %,稀便,肉眼血便計4分。

        1.5 HE染色觀察小鼠結(jié)腸組織病理變化

        將固定于4 %多聚甲醛溶液中的結(jié)腸組織取出,然后進(jìn)行脫水、透明、石蠟包埋和切片,對組織切片進(jìn)行脫蠟、水化、染色和封片。利用顯微鏡觀察切片。

        1.6 TUNEL法檢測小鼠結(jié)腸組織細(xì)胞凋亡情況

        將小鼠結(jié)腸組織從4%多聚甲醛溶液中取出,制成石蠟切片;采用3 %過氧化氫溶液室溫孵育5 min,0.05 mol/L枸櫞酸鹽溶液100 ℃修復(fù)10 min,15%脫脂奶粉溶液封閉1 h,之后用1∶500 TUNEL檢測液室溫孵育90 min,1∶500熒光素抗體37 ℃孵育60 min,Hoechst室溫孵育5 min,封片,利用熒光顯微鏡觀察并拍照。結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn):凋亡細(xì)胞的細(xì)胞核呈黃棕色或黃褐色,并且呈散狀分布,周圍無炎性細(xì)胞浸潤,核固縮或核碎裂。凋亡指數(shù)=(凋亡陽性細(xì)胞核數(shù)/總細(xì)胞數(shù))×100 %。

        1.7 RT-PCR法檢測小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平

        從-80 ℃冰箱中取出小鼠結(jié)腸組織80 mg,加入RNAiso Plus 1 000 μL剪碎,研磨勻漿,室溫中加入各項(xiàng)反應(yīng)試劑,37 ℃溫育,60 min;70 ℃溫育10 min。以U6為內(nèi)參,95 ℃ 10 min;95 ℃ 5 s,60 ℃ 35 s,40個循環(huán)。采用2-ΔΔCt法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        1.8 Western Blot法檢測小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的水平

        從-80 ℃冰箱中取出小鼠結(jié)腸組織,加入裂解液[組織體質(zhì)量(mg)∶裂解液(μL)=1∶9],4 ℃離心20 min,提取上清液中的總蛋白,利用BCA蛋白檢測試劑盒檢測樣本總蛋白濃度;隨后加入25 %的上樣緩沖液,沸水浴10 min變性;應(yīng)用SDS-PAGE凝膠配置試劑盒進(jìn)行電泳;完畢后將蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上。1∶400兔單克隆Bim一抗4 ℃孵育過夜,1∶1 400 HRP標(biāo)記羊抗兔IgG室溫孵育1 h,用ECL發(fā)光液避光顯影。應(yīng)用Image J-pro 6.0 軟件進(jìn)行灰度值掃描分析,得出目的蛋白表達(dá)的相對值。

        1.9 統(tǒng)計學(xué)方法

        2 結(jié)果

        2.1 各組癥狀及DAI評分比較

        A、B、C、D組小鼠DAI評分分別為(0.10±0.03)分、(3.60±0.05)分、(3.53±0.60)分和(1.57±0.36)分,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=113.57,P<0.001)。與A組相比,B、C、D組小鼠的DAI評分均顯著升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=22.112 7、21.670 5、9.287 3,P<0.05)。與B組相比,C組小鼠的DAI評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(q=0.442 2,P>0.05),而D組則顯著降低(q=12.825 4,P<0.05)。與C組相比,D組小鼠DAI評分顯著降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(q=12.383 1,P<0.05)。

        2.2 各組小鼠結(jié)腸組織切片病理學(xué)比較

        A組結(jié)腸組織細(xì)胞排列整齊,無明顯的炎性細(xì)胞浸潤及纖維化,也沒有觀察到任何病變。與A組相比,B、C組小鼠結(jié)腸組織出現(xiàn)明顯的炎性細(xì)胞浸潤及纖維化,D組較B、C組明顯改善。見圖1。

        2.3 各組小鼠結(jié)腸組織TUNEL分析比較

        A、B、C、D 組小鼠結(jié)腸組織細(xì)胞凋亡指數(shù)分別為(4.05±3.97)%、(77.68±5.89)%、(71.98±6.72)%和(30.20±8.64)%,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=288.81,P<0.001)。與A組相比,B、C、D 組小鼠結(jié)腸組織細(xì)胞凋亡指數(shù)均顯著升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=35.688 4、32.925 6,12.674 9,P<0.05)。與B組相比,C組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(q=2.762 8,P>0.05),而D組則顯著降低(q=23.013 5,P<0.05)。與C組相比,D組小鼠結(jié)腸組織細(xì)胞凋亡指數(shù)顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=20.250 7,P<0.05)。見圖2。

        圖1各組小鼠結(jié)腸組織光鏡下的病理改變 HE染色 ×200A正常小鼠B模型組C模型+空載體組D模型+miR-17過表達(dá)組

        圖2各組小鼠結(jié)腸組織TUNEL分析 HE染色 ×200A正常小鼠B模型組C模型+空載體組D模型+miR-17過表達(dá)組

        2.4 各組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平比較

        如表2所示,4組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平相比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=36.88、86.67,P<0.001)。與A組相比,B、C、D組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平均顯著升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=12.694 4、12.933 9、7.305 3,P<0.05;q=17.985 9、19.569 6、6.900 3,P<0.05)。與B組相比,C組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(q=0.239 5、1.587 3,P>0.05),而D組則均顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=5.389 1、11.085 7,P<0.05)。與C組相比,D組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平均顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=5.628 6、12.669 3,P<0.05)。

        表2 各組小鼠結(jié)腸組織中Bim mRNA、PTEN mRNA的表達(dá)水平

        注:與A組比較,aP<0.05;與B組比較,bP<0.05;與C組比較,cP<0.05

        2.5 各組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的表達(dá)水平比較

        A、B、C、D組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的相對表達(dá)水平分別為0.39±0.16、0.93±0.17、0.70±0.18和0.36±0.18,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(F=17.25,P<0.001)。與A組相比,B、C組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的相對表達(dá)水平均顯著升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=7.869 7、5.605 9,P<0.05)。與B組相比,C組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的相對表達(dá)水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(q=2.260 0,P>0.05),而D組則顯著降低(q=8.398 3,P<0.05)。與C組相比,D組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的相對表達(dá)水平顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(q=6.138 3,P<0.05)。見圖3。

        圖3 各組小鼠結(jié)腸組織中Bim蛋白的表達(dá)

        3 討論

        UC患者多伴有腸道炎性反應(yīng)和腸道黏膜潰瘍性損傷,主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉等[7]。研究發(fā)現(xiàn),UC是誘發(fā)結(jié)直腸癌的危險因素[8]。UC的病因較為復(fù)雜,其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其發(fā)病機(jī)制可能與遺傳、環(huán)境、免疫、腸道菌群失調(diào)及黏膜細(xì)胞過度凋亡等因素有關(guān)[9-12]。UC反復(fù)發(fā)作可能是因結(jié)腸黏膜細(xì)胞凋亡增多導(dǎo)致屏障功能受損所致[13]。因此,抑制腸道黏膜細(xì)胞凋亡可能對UC的腸道屏障修復(fù)起重要作用。本研究給予小鼠2.5% TNBS乙醇溶液灌腸構(gòu)建UC模型,通過慢病毒轉(zhuǎn)染miR-17使之過表達(dá)抑制腸道黏膜細(xì)胞凋亡,觀察UC小鼠的癥狀及結(jié)腸黏膜病理變化,并探究其機(jī)制。

        本研究基于小鼠的癥狀、體征、DAI評分和小鼠結(jié)腸組織病理學(xué)檢查,評價UC造模成功與否,結(jié)果顯示,與正常小鼠相比,UC模型小鼠出現(xiàn)明顯的UC癥狀及體征,并且DAI評分明顯升高,小鼠結(jié)腸組織出現(xiàn)明顯病理損傷,表明UC小鼠模型造模成功。本研究觀察了慢病毒介導(dǎo)miR-17過表達(dá)對UC小鼠的影響,并通過光鏡觀察各組小鼠結(jié)腸的病理變化,結(jié)果表明過表達(dá)miR-17可能減輕UC小鼠結(jié)腸組織的病理損傷,使得潰瘍得到抑制并逐漸愈合。本研究結(jié)果表明,UC小鼠結(jié)腸黏膜細(xì)胞的凋亡指數(shù)顯著增加,導(dǎo)致潰瘍加重,而過表達(dá)miR-17可使小鼠結(jié)腸黏膜細(xì)胞的凋亡指數(shù)明顯下降;同時,本研究進(jìn)一步驗(yàn)證了Bim mRNA、PTEN mRNA及Bim蛋白的表達(dá)情況,也得出上述結(jié)論。提示過表達(dá)miR-17可能是通過降低Bim蛋白表達(dá)而抑制了PTEN/Akt通路,下調(diào)UC小鼠結(jié)腸黏膜細(xì)胞的凋亡,從而使得UC小鼠的結(jié)腸組織潰瘍受到抑制。

        綜上所述,過表達(dá)miR-17對UC小鼠具有保護(hù)作用,其機(jī)制可能與降低Bim蛋白表達(dá)及抑制PTEN/Akt通路有關(guān),推測miR-17可能是UC的新靶點(diǎn),但其具體機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

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