DSS诱导Cyp4a14基因敲除小鼠肠炎模型研究

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背景:  炎症性肠病是由多种因素引起的慢性、复发性、非特异性的炎症疾病。目前的研究显示,该病的发生是由于多种致病因素破坏了肠道内环境的稳态而造成的。由于内环境稳态的破坏,肠道黏膜的免疫功能发生失调,从而损伤了肠道黏膜屏障,最终导致炎症性肠病的发生。完整的肠道上皮在抵御病原微生物的侵袭及维持胃肠道内环境稳态中起着关键作用。杯状细胞是肠道上皮中的黏液分泌细胞,杯状细胞减少与人克罗恩病活动期和溃疡性结肠炎有关。氧化应激与肠道损伤密切相关,而NADPH氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidases,NOXs)是肠道黏膜活性氧类(reactive oxygen species,ROS)的重要来源。CYP4A14(人:CYP4A14;小鼠:Cyp4a14)蛋白是一种肝脏细胞色素P450ω-羟化酶,在人体中其主要作用是参与中长链脂肪酸和前列腺素的氧化代谢。在肠道炎症期间,小鼠肝脏Cyp4a14 mRNA显著下降[10]。Cyp4a14与脂质过氧化密切相关,破坏体内氧化-抗氧化系统平衡,导致大量ROS和脂质过氧化物产生,进而引起炎症反应。然而CYP4a14在结肠炎发生、发展过程中的作用,其与杯状细胞之间的关系尚不明确。  目的:  本研究通过建立葡聚糖硫酸钠(Dextran sulphate sodium,DSS)诱导Cyp4a14基因敲除纯合型和野生型小鼠急性肠炎模型,探讨Cyp4a14在肠炎发病机制中的作用。  方法:  选取健康清洁级129S1/SvJ种系Cyp4a14基因敲除纯合型(knockout,KO)和野生型(wild type,WT)小鼠,随机分为对照组和DSS组,自由饮用法饲养6天建立小鼠急性肠炎模型。通过体质量下降情况、疾病活动指数(disease activity index,DAI)评分、血便评分、结肠长度测定和HE染色等方法评估肠道炎症程度。通过评估杯状细胞的数量,采用实时定量PCR技术分别检测小鼠结肠和/或肝脏结肠组织中炎症因子白介素(interleukin,IL)-1β、-6和肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)-α和NAPDH氧化酶Nox1、Nox2、Nox4和Duox2 mRNA的表达情况,并利用生化方法检测血清中氧化应激指标丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量,以评估机体氧化应激程度。  结果:  1.对照组小鼠均无肠炎表现,Cyp4a14 KO DSS组呈轻度肠炎,WTDSS组呈重度肠炎;DAI评分、结肠长度、血便评分和组织病理学结果一致:WT和Cyp4a14 KO对照组小鼠相比无差别;Cyp4a14 KO DSS组DAI评分增高,且WTDSS组小鼠DAI评分进一步增高(均P<0.05);Cyp4a14 KODSS组和WT DSS组的结肠长度均缩短,其中WTDSS组小鼠的结肠长度缩短更严重(均P<0.05);Cyp4a14 KODSS组和WTDSS组小鼠结肠内均存在不同程度血便,且两组血便评分结果均有差异(均P<0.05)。  2.Cyp4a14 KO对照组小鼠炎症结肠组织中杯状细胞的数量较WT显著增加。  3.MDA在Cyp4a14 KO DSS组小鼠血清中含量较WTDSS组下降,无DSS诱导的Cyp4a14 KO对照组小鼠血清中含量较WT对照组的含量也下降,四组小鼠之间均有差异(均P<0.05)。  4.DSS诱导的WT和Cyp4a14 KO小鼠中炎症因子IL1-β、IL6和TNF-α在肝脏和结肠中的表达均升高,WT较Cyp4a14 KO升高更显著,且在结肠组织中的表达量均高于肝脏。  5.DSS诱导的WT和Cyp4a14 KO小鼠的结肠和肝脏中Nox2和Nox4 mRNA较对照组增高,Nox1和Duox2 mRNA表达下调。  结论:  1.本实验证实Cyp4a14基因敲除的小鼠对DSS诱导的结肠炎敏感性下降。  2.Cyp4a14基因影响小鼠结肠组织中杯状细胞的分化。  3.敲除 Cyp4a14基因后,小鼠体内发生脂质过氧化反应减少,提示Cyp4a14基因可能通过增加机体脂质过氧化,对小鼠起一定的损害作用。  4.Cyp4a14基因促使小鼠IL-1β、IL-6和TNF-α mRNA在结肠中的表达高于肝脏组织,肝脏组织中促炎分子的增加可能是通过肝肠循环由肠道炎症反应而来。  5.未发现NADPH氧化酶NOX1、2、4和Duox2的表达与Cyp4a14有关。
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