基于TMT蛋白组学探究七氟烷影响发育期哮喘大鼠气道炎症的机制

来源 :遵义医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouyiai1015
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目的:观察不同浓度七氟烷对发育期哮喘大鼠气道炎症的影响,并通过蛋白组学差异性蛋白分析,寻找七氟烷干预发育期哮喘气道后出现差异的潜在通路及关键靶点,并进一步对其进行验证,探索不同浓度七氟烷作用于发育期哮喘气道后出现双向效应的机制。方法:第一部分初探不同浓度七氟烷对发育期哮喘大鼠气道炎症的影响36只10日龄雌性SD大鼠分为对照组(CON,n=6)、模型组(OVA,n=6)、0.4%七氟烷组(SEV 0.4,n=6)、0.8%七氟烷组(SEV 0.8,n=6)、1.6%七氟烷组(SEV 1.6,n=6)、3.2%七氟烷组(SEV 3.2,n=6)。OVA组及各SEV组大鼠在第14日龄和第21日龄以0.1 mg/g卵清蛋白腹腔注射致敏2次,第28日龄至第34日龄以2%卵清蛋白每日雾化吸入激发7次,建立发育期SD大鼠哮喘模型。CON组和OVA组于每次激发前吸入运载气体(O2:air=1:3)30min,各SEV组吸入对应浓度七氟烷30 min。记录各组大鼠(1)体重变化,(2)最后一次激发后的症状表现,(3)腹主动脉血气分析,(4)气道病理改变,(5)ELISA法检测肺组织白细胞介素4(interleukin-4,IL-4)、干扰素γ(interferon-γ,INF-γ)和血浆免疫球蛋白E(immunoglobulin E,Ig E)、OVA特异性免疫球蛋白E(ovalbumin-specific Immunoglobulin E,OVAs Ig E)表达量。第二部分七氟烷对发育期哮喘气道双向效应的差异表达蛋白质筛选将第一部分实验的OVA组、SEV 0.4组和SEV 3.2组大鼠的右肺中叶作为实验对象,利用TMT蛋白组学技术,寻找3组间的差异表达蛋白质(differentially expressed protein,DEP)。并通过生物信息学分析DEPs的亚细胞定位、GO注释、KEGG通路及PPI网络等信息,探索七氟烷对发育期哮喘气道双向作用的机制。第三部分七氟烷对发育期哮喘气道双向效应的关键蛋白验证将第一部分实验的6组大鼠右肺后叶作为实验对象,采用Western blot对第二部分实验分析所得的免疫-炎症过程相关的6种差异表达蛋白质(主要组织相容性复合体1(Major histocompatibility complex 1,MHC1)、主要组织相容性复合体2(Major histocompatibility complex 2,MHC2)、丝氨酸蛋白酶抑制物(Serine protease inhibitor,SPI)、vav鸟嘌呤核苷酸交换因子1(Vav guanine nucleotide exchange factor 1,VAV1)、组织蛋白酶(Cathepsin,CAT)和C反应蛋白(C reactive protein,CRP))的表达含量进行检测和验证。结果:第一部分初探不同浓度七氟烷对发育期哮喘大鼠气道炎症的影响与CON组大鼠比较:(1)体重变化:OVA组在第31,34日龄体重明显降低(P<0.01);(2)症状表现比较:OVA组的呼吸频率、抓挠次数和打喷嚏次数均明显增加(P<0.01);(3)血气分析:OVA组PO2,PCO2、PH显著下降(P<0.01);(4)病理学观察:OVA组病理评分和嗜酸性粒细胞计数明显升高(P<0.01);(5)免疫细胞因子比较:OVA组IL-4,IL-4/INF-γ,Ig E和OVAs Ig E含量明显增加,INF-γ含量明显减少(P<0.01)。与OVA组大鼠比较:(1)体重变化:各SEV组大鼠体重与OVA组比较无明显变化(P>0.05);(2)症状表现比较:SEV 1.6组和SEV 3.2组呼吸频率较OVA组明显下降(P<0.01);(3)血气分析:各SEV组PH与OVA组比较无明显差异,PCO2显著增加(P<0.01);SEV 0.4组PO2较OVA组显著下降(P<0.01)。(4)病理学观察:各SEV组嗜酸性粒细胞与OVA组比较无明显变化(P>0.05),SEV0.4组和SEV 0.8组病理评分较OVA组增加(P<0.05);SEV 1.6组和SEV 3.2组病理评分较OVA组明显降低(P<0.01)。(5)免疫细胞因子比较:各SEV组OVAs Ig E没有明显变化,SEV 0.4组IL-4、IL-4/INF-γ、Ig E含量增加,INF-γ含量明显减少(P<0.05)。SEV 0.8组Ig E含量增加(P<0.01),SEV 1.6组IL-4/INF-γ含量降低,INF-γ含量明显增加(P<0.01)。SEV 3.2组IL-4、IL-4/INF-γ、Ig E含量减少,INF-γ含量增加(P<0.05)。第二部分七氟烷对发育期哮喘气道双向效应的差异表达蛋白质筛选蛋白组学总共鉴定出6479个蛋白质,与OVA组比较,SEV 0.4组表达上调蛋白114个,表达下调蛋白97个;与OVA组比较,SEV 3.2组表达上调蛋白84个,表达下调蛋白质37个。亚细胞定位分析:SEV 0.4组vs OVA组和SEV 3.2组vs OVA组的DEPs均定位于细胞外基质、细胞核和细胞质。GO结果显示:0.4%七氟烷和3.2%七氟烷均作用于细胞的细胞器和膜成分,通过刺激反应和免疫系统过程等细胞和生物过程,对结合、催化和转运等功能造成影响。KEGG结果显示:溶酶体、吞噬体和抗原加工和呈递均为SEV 0.4组vs OVA组和SEV 3.2组vs OVA组的三大最显著富集通路,其中MHC1和MHC2为通路的关键调节蛋白。PPI结果显示:CAT和VAV1是SEV 0.4组vs OVA组的中心蛋白,CRP是SEV 3.2组vs OVA组的中心蛋白。第三部分七氟烷对发育期哮喘气道双向效应的关键蛋白验证与OVA组比较,SEV 0.4组MHC2蛋白相对表达量低于OVA组(P<0.05),SEV 1.6组和SEV 3.2组MHC2蛋白相对表达量高于OVA组(P<0.01);SEV0.4组MHC1蛋白相对表达量与OVA组没有明显差别(P>0.05),SEV 0.8组MHC1蛋白相对表达量低于OVA组(P<0.05),SEV 1.6组和SEV 3.2组MHC1蛋白相对表达量高于OVA组(P<0.01)。与OVA组比较,SEV 0.4组和SEV 0.8组VAV1、CAT和CRP蛋白相对表达量高于OVA组(P<0.05),SEV 1.6组和SEV 3.2组VAV1和CAT蛋白表达与OVA组比较无明显差别(P>0.05),SPI蛋白相对表达量高于OVA组(P<0.05),SEV 3.2组CRP蛋白相对表达量低于OVA组(P<0.05)。结论:1.不同浓度七氟烷对发育期哮喘气道可产生双向效应,即随着七氟烷浓度的降低,对气道的作用由保护性变为伤害性。2.七氟烷对发育期哮喘气道的双向效应可能与以抗原合成提呈通路为主的免疫-炎症过程相关蛋白有关。3.不同浓度七氟烷可能通过调节MHC1、MHC2蛋白对Th1/Th2免疫、Th9/Treg免疫平衡发挥调控作用,同时影响VAV1、SPI、CAT蛋白表达进而调节蛋白酶/抗蛋白酶平衡,最终产生伤害/保护双向效应。
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