溃结灵抑制IL-1β诱导Caco-2细胞NF-κΒ活化的泛素化机制

来源 :广州中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houjinlei11
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目的:  溃疡性结肠炎(UC)被世界卫生组织列为现代难治病之一,目前我国的UC发病率呈逐年上升的趋势。UC与核因子-κB(NF-κB)的关系已引起了人们的高度重视,成为当今研究的热点。许多研究表明,NF-κB作为炎症介质和免疫相关基因的转录与表达的重要调控因子,在UC的发生与发展中起着关键作用。IKK/IκB/NF-κB这一环节被认为是NF-κB活化的共有通路部分:高表达的蛋白激酶能够激活IKK,被活化的IKK能够诱导NF-κB抑制蛋白IκB发生磷酸化进而发生泛素化降解,从而使NF-κB得以释放,迅速从细胞质易位到细胞核,发挥调控功能。而泛素系统(又称泛素-蛋白酶体系统)介导的蛋白质降解过程是 IκB降解的主要途径,因此泛素及泛素蛋白连接酶E3也是我们研究的重要靶标。本实验通过对NF-κB的泛素化机制的研究,揭示溃结灵治疗UC的深层次作用机理。  溃结灵是脾胃研究所在多年的临床经验上总结出来的对治疗 UC有较满意疗效的中药复方,我们前期已有多项动物实验证实了其对三硝基苯磺酸(TNBS)法 UC大鼠模型结肠黏膜炎症相关因子表达的作用,如COX-2,iNOS,TGF-α、TNF-α、IL-1β等。证据显示溃结灵能够下调大鼠结肠粘膜 NF-κB p65蛋白表达并且能够通过调节 IKKβ、 IκBα的表达干预NF-κB信号通路。  Caco-2细胞模型是目前较为理想的体外肠吸收研究工具,由于其与药物的体内吸收具良好的相关性,近年来Caco-2细胞模型在中药研究中越来越受到重视。为了进一步探讨溃结灵抑制NF-κB的泛素化机制,我们用IL-1β刺激Caco-2细胞建立NF-κB活化细胞模型,检测溃结灵对细胞样本中 NF-κB p65的DNA结合活性的影响,及IKKβ、IκBα、泛素及E3(E3RSI?B)的基因和蛋白表达。  方法与结果:  1、 Caco-2细胞的培养及药物对细胞毒性的检测  Caco-2细胞来源于人体结肠腺癌细胞,结构和功能类似于分化的小肠上皮细胞,该细胞模型作为药物吸收研究的一种快速的筛选工具,已经被广泛认可。但由于细胞来源的不同及细胞分化过程中的异质性,不同实验室培养出的细胞特性会有不同程度的差异,因此实验前对于细胞生长曲线的测定显得格外重要。xCELLigence细胞动态分析仪,能够对细胞生长进行实时动态的监测,并且大大提高了实验的效率,因此用其来检测细胞生长曲线,并用MTT的方法来检测溃结灵含药血清对细胞生长的影响。  方法:Caco-2细胞按照脾胃所已经建立的细胞培养方法来进行细胞复苏、传代和冻存。细胞生长汇合达到80%左右时进行传代培养,通常按1:3比例传代,约2-3d可传一代。用细胞动态仪检测细胞的生长曲线,并用MTT的方法测定含药血清对细胞生长状态的影响,并进行统计学分析。  结果:Caco-2细胞生长状态良好,在3-4天进入平台期;和空白组相比,溃结灵含药血清各剂量组在48h内对Caco-2细胞的生长并无明显差异(P>0.05)  2、溃结灵含药血清对IL-1β诱导的Caco-2细胞NF-ΚB p65 DNA结合活性的影响  NF-κB是一种重要的转录调节因子,能调节多种炎症和免疫基因的转录和表达。在静息状态下,NF-κB以无活性的状态存在于细胞浆中,与其抑制蛋白 IκB偶联,一旦被炎症细胞因子等刺激剂激活后便与 IκB解离而转入细胞核内与特异的κB序列结合,从而调控基因的表达,发挥生物学效应。因此本实验采用IL-1β刺激Caco-2细胞建立炎症模型,观察NF-κB p65 DNA结合活性。  方法:将对数生长期的Caco-2细胞分成七个组:空白组、模型组、阳性药组(SASP)、蛋白酶体抑制剂硼替佐米组、溃结灵高、中、低剂量组,用炎症因子IL-1β诱导Caco-2细胞建立NF-κB活化细胞模型,提取其核蛋白,检测该细胞核蛋白NF-κB p65的DNA结合活性,进行统计学分析。  结果:模型组中IL-1β刺激的细胞NF-κB p65相对活性明显高于正常组(P﹤0.01),溃结灵高、中剂量组中细胞 NF-κB p65相对活性均明显低于模型组(P﹤0.01)。  3、溃结灵对IL-1β诱导的Caco-2细胞IKKβ、IΚB? mRNA与蛋白表达的影响  IKK/IκB/NF-κB这一环节被认为是NF-κB活化的共有通路,活化的IKK能促使IκB发生磷酸化进而发生泛素化降解,因而在激活NF-κB信号通路的过程中有重要地位。  方法:将处于对数生长期的Caco-2细胞分成七个组:空白组、模型组、蛋白酶体抑制剂硼替佐米组、阳性药组(SASP)、溃结灵高、中、低剂量组;用 IL-1β刺激细胞建立NF-κB活化细胞模型,提取其全蛋白及总RNA,采用Western blot方法检测Caco-2细胞IκB?、IKKβ蛋白相对表达量,用实时定量荧光PCR方法检测Caco-2细胞IκB?、IKKβmRNA表达,并进行统计学分析。  结果:模型组中IL-1β诱导的Caco-2细胞IκB? mRNA表达明显低于正常组(P﹤0.05),溃结灵中剂量组IκB? mRNA表达明显高于模型组(P﹤0.05);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组IKKβ mRNA表达明显高于正常组(P﹤0.05),溃结灵各剂量组IKKβ mRNA表达明显低于模型组,但无统计学差异(P>0.05);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组IκB?蛋白表达明显低于正常组,但无统计学差异(P>0.05),溃结灵高剂量组 IκB?蛋白表达明显高于模型组(P﹤0.01);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组IKKβ蛋白表达明显高于正常组(P﹤0.01),溃结灵高剂量组IKKβ蛋白表达明显低于模型组(P<0.01)。  4、溃结灵对IL-1β诱导的Caco-2细胞泛素、E3RSI?B mRNA与蛋白表达的影响  泛素蛋白酶体通路是细胞内蛋白质降解的主要途径,具有多种生物学调节功能,对免疫信号转导过程中NF-κB信号调控尤为明显。讨论IΚB的泛素化机制对NF-κB信号通路的研究有着重要意义。  方法:将处于对数生长期的Caco-2细胞分成七个组:空白组、模型组、蛋白酶体抑制剂硼替佐米组、阳性药组(SASP)、溃结灵高、中、低剂量组;用 IL-1β刺激细胞建立NF-κB活化细胞模型,收集细胞标本。采用逆转录-多聚酶链反应(RT-PCR)方法检测 Caco-2细胞泛素、荧光定量 PCR的方法检测 E3RSIκB mRNA表达,Elisa法检测Caco-2细胞泛素和E3RSIκB蛋白含量。  结果:IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组泛素 mRNA相对表达量高于正常组,但无统计学意义(P﹥0.05),溃结灵各剂量组泛素 mRNA相对表达量低于模型组,亦无统计学意义(P﹥0.05);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组 E3RSIκB mRNA相对表达量明显高于正常组(P﹤0.05),溃结灵高剂量组E3RSIκB mRNA相对表达量明显低于模型组(P﹤0.05);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组泛素蛋白含量高于正常组( P<0.05),溃结灵中、低剂量组泛素蛋白含量低于模型组(P<0.05);IL-1β诱导的Caco-2细胞模型组E3RSIκB蛋白含量明显高于正常组(P﹤0.05),溃结灵高、中、低剂量组E3RSIκB蛋白含量明显低于模型组(P﹤0.01,P﹤0.05)。  结论:  Caco-2细胞株在本实验室条件下呈现生长稳定状态,溃结灵含药血清对该细胞株没有明显的生长抑制作用。通过荧光定量PCR法、ELISA及 WesternBlot等技术,发现溃结灵含药血清能够对IL-1β诱导的Caco-2细胞IκB? mRNA和蛋白表达有上调作用及对IKKβ蛋白表达有下调作用,并对E3RSIκB mRNA和蛋白表达有抑制作用,对泛素蛋白表达有下调作用,认为溃结灵通过抑制NF-κB信号通路中IκB的泛素化降解干扰 NF-κB p65活化入核,这与实验二中溃结灵含药血清抑制 NF-κB p65DNA结合活性的结论相一致,因此推测其可能为溃结灵减轻炎症反应、治疗 UC的作用机理之一。
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