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目的:炎症性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)的发病机制与肠上皮屏障破坏有关。研究表明,肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)在IBD患者结肠组织中表达显著升高,可通过激活肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase,MLCK)通路破坏结肠上皮紧密连接结构,进而加重结肠上皮屏障的破坏。高脂食物的摄入是加重IBD发生的一个重要因素。前期研究报导,高脂饮食通过破坏结肠上皮屏障加重IBD病理发展。高脂饮食也可增加TNF-α以及NADPH氧化酶的表达进而促进活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成。然而,高脂饮食在IBD病理发展中的具体作用机制仍有待进一步阐明。流行病学研究发现,维生素D摄入不足是IBD发生、发展的潜在危险因素。给予IBD模型小鼠维生素D类似物帕立骨化醇(Paricalcitol,PAL)处理可有效抑制MLCK通路活化,抑制结肠上皮屏障的破坏。然而高脂环境下维生素D对IBD病理发展的作用机制研究甚少。因此,本研究旨在揭示高脂饮食加重IBD病理发展的潜在机制,并进一步研究高脂环境下维生素D及其类似物对IBD病理发展的作用。研究方法:1.研究高脂饮食对小鼠结肠炎的影响:(1)建立高脂小鼠模型:给予C57BL/6小鼠4周低脂与高脂饮食喂养后,检测小鼠体重、血浆和结肠中甘油三酯和胆固醇的改变;利用H&E染色检测小鼠肝脏改变。(2)研究高脂对小鼠结肠炎症状的影响:在4周低脂与高脂饮食喂养后,给予小鼠三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitro-benzene-sulfonic acid,TNBS)构建结肠炎模型,检测小鼠体重、临床学评分以及结肠病理组织学评分的改变;利用Real-time PCR检测小鼠结肠上皮炎性细胞因子的表达。(3)分析高脂对小鼠结肠上皮屏障的影响:应用FITC实验评估小鼠结肠上皮的渗透性;利用尤斯灌流器检测小鼠结肠上皮细胞电阻;采用透射电镜观察小鼠结肠上皮紧密连接结构;采用Western blot以及组织免疫荧光检测小鼠结肠上皮紧密连接蛋白的表达。(4)验证高脂对小鼠结肠氧化应激的影响:通过ROS试剂盒检测小鼠结肠上皮以及固有层细胞中ROS的表达;利用Western blot检测小鼠结肠上皮NADPH氧化酶亚基gp91表达;采用透射电镜观察小鼠结肠线粒体的变化。2.研究维生素D类似物对高脂饮食喂养小鼠结肠炎的影响:(1)观察PAL对高脂小鼠结肠炎症状的影响:小鼠在高脂饮食喂养第3周末给予PAL腹腔注射治疗1周,再给予TNBS诱导结肠炎模型,检测小鼠体重、临床学评分以及组织学评分的变化;利用Real-time PCR检测小鼠结肠上皮炎性细胞因子的表达。(2)分析PAL对高脂小鼠结肠上皮屏障的影响:应用FITC实验评估小鼠结肠上皮的渗透性;利用Western blot检测小鼠结肠上皮紧密连接蛋白的表达。3.体外验证高脂对结肠上皮细胞屏障的影响以及维生素D对高脂环境下结肠上皮细胞屏障的影响:(1)检测高脂对TNF-α诱导的结肠上皮细胞氧化应激及细胞屏障的影响:HCT116细胞给予TNF-α和/或长链饱和脂肪酸-棕榈酸(palmitoleic acid,PA)处理12小时,或者ROS抑制剂预处理1小时后给予TNF-α和PA共处理12小时,通过ROS试剂盒检测细胞中ROS的表达;通过流式细胞术检测细胞线粒体膜电位的变化;利用Western blot检测紧密连接蛋白的表达。(2)验证维生素D对高脂环境下结肠上皮细胞屏障的影响:HCT116和Caco-2细胞经1,25(OH)2D3预处理12小时后给予TNF-α和PA共处理12小时,利用尤斯灌流器检测结肠上皮细胞电阻;通过免疫荧光检测细胞紧密连接蛋白的表达。结果:1.高脂饮食对小鼠结肠炎的影响:(1)高脂小鼠模型建立:与低脂小鼠相比,高脂小鼠体重、血浆和结肠中甘油三酯和胆固醇含量明显升高,并且高脂小鼠肝脏脂滴明显增加。(2)高脂加重结肠炎症状:与低脂结肠炎小鼠相比,高脂结肠炎小鼠体重明显下降,临床学评分、组织学评分更高以及Il1b、Tnfa、Ifng、Il6、Il17、Il23p19以及Mcp1因子表达更高。(3)高脂加重小鼠结肠上皮屏障的破坏:与低脂结肠炎小鼠相比,高脂结肠炎小鼠结肠上皮渗透性明显增加,结肠上皮细胞电阻明显降低以及细胞间紧密连接缝隙更宽,并且高脂结肠炎小鼠的结肠上皮的ZO-1、occludin表达明显下降,TNF-α、MLCK、p-MLC以及claudin-2表达显著增加。(4)高脂加重小鼠结肠氧化应激:与低脂结肠炎小鼠相比,高脂结肠炎小鼠结肠上皮细胞以及固有层细胞的ROS以及gp91明显增加,且电镜结果显示高脂结肠炎小鼠线粒体长度明显增加。2.维生素D类似物对高脂饮食喂养的小鼠结肠炎的影响:(1)PAL抑制高脂小鼠结肠炎症状:与高脂结肠炎小鼠相比,PAL治疗后的小鼠体重明显回升,临床学评分以及组织学评分降低,Il1b、Tnfa、Ifng、Il17、Il23p19以及Mcp1因子表达降低。(2)PAL抑制高脂小鼠结肠上皮屏障的破坏:与高脂结肠炎小鼠相比,PAL治疗后的小鼠结肠渗透性降低且结肠上皮occludin蛋白表达显著上调,而TNF-α、MLCK以及p-MLC蛋白表达显著下降。3.体外验证高脂对结肠上皮细胞屏障的影响以及维生素D对高脂环境下结肠上皮细胞屏障的影响:(1)高脂加重TNF-α诱导的结肠上皮细胞氧化应激以及细胞屏障的破坏:与TNF-α组相比,PA+TNF-α增加HCT116细胞中ROS的生成,降低细胞线粒体膜电位,上调细胞MLCK、p-MLC、claudin-2、gp91的表达而抑制occludin的表达。与PA+TNF-α组相比,给予ROS抑制剂后可明显降低细胞中ROS的生成,阻止细胞线粒体膜电位的降低,抑制MLCK、p-MLC、claudin-2、gp91的表达而增加occludin的表达。(2)维生素D抑制高脂环境下结肠上皮细胞屏障破坏:与PA+TNF-α组相比,给予1,25(OH)2D3治疗后细胞电阻以及紧密连接蛋白ZO-1表达显著升高。结论:1.高脂饮食通过加重结肠氧化应激以及结肠上皮屏障的破坏进而加重小鼠结肠炎症状。2.维生素D类似物抑制高脂小鼠结肠上皮屏障的破坏进而减轻高脂小鼠结肠炎症状。3.体外验证高脂加重TNF-α诱导的细胞氧化应激进而加重结肠上皮细胞屏障的破坏,而维生素D抑制高脂环境下结肠上皮细胞屏障的破坏。