胸腺细胞转录因子TCF—1、Nur77 以及mRNA对长期递增负荷运动的应答性特征

来源 :北京体育大学学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sqm_crscd
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  摘要:目的:通过研究对胸腺细胞发育具有正性调节的作用的转录因子TCF-1和负性调节作用的Nur77在6周递增负荷运动的应答性特征,探讨长期运动影响胸腺细胞发育的调节机制。方法:128只SD大鼠随机分为运动组和对照组,运动组进行递增负荷跑台训练6周,每周6次,每天30 min。分别于第0、2、4、6周末利用IHC.WB及FO-RT-PCR技术测定安静状态、运动后即刻和运动后3 h胸腺TCF-1、Nur77及其mR-NA表达水平。结果:TCF-1和Nur77呈现几乎相反的应答性变化:1)TCF-1:对负荷初次应答时运动前后没有明显变化;第2周末和第四周末运动后明显降低,恢复3 h升高,呈“V”型应答曲线;第6周末,则在运动后持续下降。其mRNA应答趋势与其蛋白表达相一致。2)Nur77:第0、2、4周末呈现倒“V”型变化,第6周则持续上升。其mRNA应答趋势与其蛋白表达相一致。结论:随着递增负荷运动的进程,TCF-1及其mR-NA总体水平越来越低,且越来越难以恢复,表明对胸腺细胞发育的正性调节作用越来越弱;Nur77及其mR-NA总体水平越来越高,恢复也越来越难,表明对胸腺细胞的负性调节作用越来越强。这应该是胸腺细胞受长期递增负荷运动影响,胸腺细胞发育受阻且功能逐步下降的重要调节机理之一。
  关键词:T细胞特异性转录因子-1;Nut77;递增负荷运动;胸腺
  中图分类号:G804.7 文献标识码:A 文章编号:1007-3612(2012)03-0056-04
  运动免疫学研究业已证实,长期从事大强度的运动训练会发生强烈的运动性免疫抑制现象,目前研究多集中于外周免疫细胞的失衡及失调等方面,免疫细胞在中枢器官发育与调节的研究未见报道。而外周血中淋巴细胞数量和功能的变化,其根源应该发生在中枢淋巴器官,而且能够推断,运动应激可能会通过各种调控因子影响淋巴细胞的发育。T淋巴细胞在胸腺中发育成熟,胸腺细胞发育过程中,转录因子及其调控者构成复杂的调节网络,确保胸腺细胞凋亡和存活的平衡。其中HMG盒家族中的T细胞特异性转录因子-1(T cell-specific transcription factor 1,TCF-1)是胸腺细胞发育的正性调节因子,上调抗凋亡蛋白Bd-xL水平,维持胸腺细胞存活;而核转录因子Nur77是负性调节因子,参与胸腺细胞的阴性选择,增加细胞凋亡。本实验选择TCF-1和Nut77这两种作用互逆的转录因子,研究六周递增负荷运动中胸腺细胞转录因子的应答性变化,探讨长期运动对胸腺细胞发育调节机制,为运动性免疫抑制的调理提供研究基础。
  1、材料与方法
  1.1 实验对象 8周龄雄性SD大鼠128只(购自广东中医药大学实验动物中心,许可证号:SCXK(粤)2008-0020;NO:0043379,粤监证字F2008A002),随机分为实验组和对照组。实验组96只进行六周递增强度训练,对照组32只,正常喂养,不进行运动干预,分别于第0、2、4和6周末采样测定,用于判别大鼠生长对这些指标的影响。结果发现,对照组各指标各周之间没有显著性差异(P>0.05),表明6周生长对这些指标没有显著影响。
  1.2 运动模型 模拟运动员的训练安排,长时间、高密度、大强度且负荷递增。首先低强度适应性运动(10 m/min)训练1周后,负荷递增至20 m/min。随后,每周递增负荷增量5 m/min。至第6周,达到40 m/min,基本达到大鼠最大负荷强度。分别于第0周末即尚未运动训练前,第2、4、6周最后一次训练完成后48 h测试取样。取样日进行与上周相同负荷的跑台运动,分别在相对安静状态(R)、运动后即刻(J)、运动后3 h(3H),无菌取大鼠胸腺。
  1.3 主要试剂 Nut77:ab73982,购自abeam;过硫酸铵,丙烯酰胺、亚甲双丙烯酰胺、SDS、Tris碱,购自Amersham;PVDF膜购自Millipore;Western Blotting Luminol试剂购自Santa Cruz Biotechnology;辣根过氧化物酶标记二抗购自武汉博士德;TCF-1(H-18):sc-8589,购自Santa Cruz Bioteehnology;羊抗兔二抗试剂盒(PowerVisionTM Two-Step,PV6001),DAB显色试剂盒购自北京中杉生物公司;FQ-RT-PCR试剂RNAiso Plus和SYBR Green I Real time PCR反应试剂购自(TaKaRa)大连宝生物公司。
  1.4 测试指标及方法 免疫组织化学方法(IHC)测定NUR77蛋白水平,免疫印迹法(WB)测定TCF-1表达水平,实时荧光定量反转录聚合酶链式反应(FO-RT-PCR)测定其mRNA表达水平。主要仪器包括:德国MOTIC B5生物显微镜,德国Imege Pro-Plus 6.0专业图像分析软件,瑞典Amersham电泳仪,Alpha Innotech凝胶图像分析仪,美国BIO-RAD公司PTC-200Pdtier Themol Cycler。FQ-RT-PCR引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成,序列如下:TCF-1:sense:5’GTTCAOOCACCCGTOCCTT3’,anti-sense:5’GGCTTCTTCGCCTCCTTCT3’;Nut77:sense:5’GCT-GTGGGCATGGTGAAG’,anti-sense:5’AGGACGT-GAGGAGATTGGT3’;β-acthn:sense:5’AGGGAAATCGTGCGTGAC3’,anti-sense:5’AG-GAAGGAAGGClGGAAG3’。
  1.5 数据的统计学处理 所有数据用平均数±标准差(X±SD)表示,用PASW Statistics 17.0统计软件进行统计处理;组间比较采用单因素方差(one—wayANOVA)进行分析。P<0.05为差异有显著意义。   2、结果
  2.1 胸腺组织总RNA样品浓度分析及纯度测定本次实验RNA样品OD260/OD280在1.6~1.8之间,提示提取的RNA纯度较好,符合RNA纯度要求,可用于PCR实验。所提RNA进行琼脂糖凝胶电泳,电泳条带在凝胶成像分析系统紫外灯下观察,28 s、18 s、5 s RNA条带清晰可见,带与带之间无明显拖尾现象,表明RNA较完整,可用于下一步实验(图1)。
  2.2 实时荧光定量RT-PCR产物的确定性分析反应结束后确认Real-time PCR扩增曲线和融解曲线,扩增产物经2%琼脂糖电泳确认。各周大鼠胸腺TCF-lmRNA、Nut77 mRNA及内参β-actin mRNA的Real-time PCR扩增曲线和融解曲线及扩增产物电泳确认。如图所示,real-time PCR扩增曲线比较集中,融解温度均一,峰的形状比较锐利,具有一定的特异性,融解曲线虽有小的波动,但扩增产物经2%琼脂糖电泳所得的产物均一,为目的条带(图2-图4)。
  2.3 胸腺组织TCF-1及mRNA表达的变化 在6周递增负荷运动中,各组大鼠胸腺组织TCF-1的WB表达结果见图5。如图所示,对照组各周没有显著变化,第0周初次应答时也没有变化,经过2周的递增负荷,运动后TCF-1明显降低,4周负荷后和6周负荷后,TCF-1水平呈逐步下降的特征。
  2.4 大鼠胸腺组织Nut77免疫组化结果图 6周递增负荷运动中,各组大鼠胸腺组织Nur77免疫组化结果见图6。如图所示,第0周时,Nut77表达区域主要在胸腺皮质,第2周之后随运动负荷增加逐步融合,表达区域向髓质渗透,至第4周时,表达区域散在,至6周时,表达区域显著减小,呈现团块状或条带状。
  2.5 胸腺组织TCF-1及mRNA表达应答性变化第O周J组、3H运动组大鼠胸腺组织TCF-1及mR。NA与对照组相比有下降趋势,但无显著性意义(P>0.05)。J组、3h组在第2周、4周和6周TCF-1及mRNA水平均低于R组(P<0.05或P<0.01)。在第2周和第4周J组与R组比较均显著性下降(P<0.01),3H组与J组比上升。在第6周组J组、3H组均低于R组,但无显著性差异(P>0.05)(图7)。2.6胸腺组织Nur77及mRNA表达应答性变化第0周I组大鼠胸腺组织Nut77及mRNA与R组相比明显上升(P<0.05),3H组与R组相比Nut77上升趋势,但无显著性差异(P>0.05)。J组、3H组在第2周、4周和6周Nur77及rnRNA水平均高于R组(P<0.05或P<0.01)。在第2周和第4周J组与R组比较均显著性上升(P<0.01),3H组与J组比下降(P<0.01)。在第6周组J组、3H组均高于R组(P<0.01),两组间无显著性差异(P>0.05)(图8)。
  3、分析与讨论
  3.1 六周递增负荷运动中胸腺TCF-l的应答性特征及调控机制在胸腺细胞发育过程中,TCF-1表达从双阴性(double-negative,DN)到外周成熟单阳性(single-positive,SP)各发育阶段的T细胞,TCF-1缺失导致明显的胸腺细胞发育受阻。为了研究TCF-1在运动性免疫抑制发展中的作用和对胸腺细胞发育的影响,我们观察了SD大鼠胸腺中TCF-1及其mRNA在递增负荷跑台训练各周的应答性变化。结果显示,六周递增负荷跑台运动过程中,具有正性调节作用的TCF-1在第0周初次应答时没有显著变化;第2周末和第四周末运动后明显降低,恢复3 h升高,呈“V”型应答曲线;第6周末,则在运动后持续下降。其mRNA应答趋势与其蛋白表达相一致,表明TCF-1在转录水平和蛋白水平的应答特征是一致的。总之,TCF-1及其mRNA总体应答趋势是在越来越低的水平的逐步下降,在第2周和第4周时运动后有恢复的趋势,但到第6周时没有恢复,这表明递增负荷运动对TCF-1的抑制作用是逐渐加深的。
  TCF-1水平表达下调可影响胸腺细胞对TCF一1转录信号需求的应答能力,使机体无法充分利用TCF-1的转录调控信号,进而导致进行性胸腺细胞发育异常以及随后的成熟淋巴细胞的失调控。其可能机制是:首先,TCF-1是早期胸腺细胞转变的重要信号,TCF-1的下调直接影响DN及下游胸腺细胞的发育和成熟。其次,在运动过程中,糖皮质激素等免疫抑制类激素增加,交感神经兴奋所产生的免疫抑制效应等对免疫系统产生强烈抑制作用。而TCF-l可保护胸腺细胞免受糖皮质激素等诱导的细胞损伤。第三,减少胸腺细胞的凋亡。Bcl-xL是维持DP胸腺细胞的存活的关键因子。TCF-1在DP细胞中特异性地上调,可通过beta-catenin-TCF-1信号通路上调Bcl-xL的表达而减少DP胸腺细胞的凋亡,促进胸腺细胞的增殖和分化。本研究中,TCF-1及其mRNA总体水平随着递增负荷运动越来越低,且越来越难以恢复,表明对胸腺细胞发育的正性调节作用越来越弱。
  3.2 六周递增负荷运动中胸腺Nur77的应答性特征及调控机制 六周递增负荷跑台运动过程中,胸腺中负性因子Nut77第0、2、4周末运动后明显升高,恢复3 h下降,呈现倒“v”型变化,第6周则持续上升。其mRNA应答趋势与其蛋白表达相一致,说明在转录水平和蛋白水平的应答特征也是一致的。这说明负性调节因子及其mRNA总体应答趋势是在越来越高的水平的逐步上升。在第2周和第4周时运动后有回落的趋势,但到第6周时持续升高,表明递增负荷运动对Nut77的上调作用是逐渐加强的。
  Nut77水平上调可诱导胸腺细胞凋亡,抑制胸腺细胞的发育成熟,导致胸腺细胞增殖数量下降。其可能机制主要有:Nur77可通过线粒体转位诱导细胞凋亡。Li H,et al研究发现,Nur77在受到凋亡诱导剂刺激后,可从细胞核移位至细胞浆并与线粒体膜发生结合,导致细胞色素C释放,从而启动凋亡过程。另外,Nur77能使Bcl-2从抗凋亡分子转变成促凋亡分子。Thompson J,et al报道,如果刺激DP胸腺细胞,可使Nur77和其家族成员Nor-1易位至线粒体,与Bcl-2接触,暴露Bd-2的促凋亡BH3结构域,使Bcl-2分子在胸腺细胞的阴性选择时构象改变,导致Bcl一2促进而不是阻断胸腺细胞阴性选择的凋亡。本研究中,随着递增负荷运动的进程,Nur77及其mR-NA总体水平越来越高,表明对胸腺细胞的负性调节作用越来越强。
  4、结论
  1)随着递增负荷运动的进程,TCF-1及其mR-NA总体水平越来越低,且越来越难以恢复,表明对胸腺细胞发育的正性调节作用越来越弱。
  2)Nur77及其mRNA总体水平越来越高,恢复也越来越难,表明对胸腺细胞的负性调节作用越来越强。
  3)正性调节因子作用减弱与负性调节因子增强相互作用的结果,严重抑制了胸腺细胞的发育。这应该是胸腺细胞受长期递增负荷运动影响,胸腺细胞发育受阻且功能逐步下降的重要调节机理之一。
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