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肿瘤坏死因子alpha增加肠上皮细胞屏障通透性的机制研究

作　者: 崔巍
导　师: 刘沛
学　校: 中国医科大学
专　业: 内科学传染病
关键词: 肠黏膜屏障肿瘤坏死因子alpha 紧密连接 occludin Par-3/aPKC/Par-6复合体淋巴瘤侵袭转移因子(Tiam1) Rac1
分类号: R574
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

肿瘤坏死因alpha增加肠上皮细胞屏障通透性的机制研究目的肠黏膜屏障是机体最重要的免疫防御屏障，将机体与肠道内的外源性物质隔离开来，避免病原微生物的侵袭和抗原分子的损伤。肠黏膜屏障包括肠上皮细胞屏障、免疫屏障和微生物屏障，肠上皮细胞屏障是最重要的一道屏障，是肠黏膜屏障具有选择性通透的基础。目前研究发现肠上皮细胞屏障通透性增高参与多种疾病的发生(如炎症性肠病、败血症、烧伤、终末期肝病、重症胰腺炎等)，并且在这些情况下，血清肿瘤坏死因子alpha(TNFα)明显升高，与肠上皮细胞屏障的损害程度呈正相关，抗TNFα抗体可以恢复受损的肠上皮细胞屏障。因此认为TNFα是增加肠上皮细胞屏障通透性的重要因素。虽然目前已经形成共识：TNFα可以增加肠上皮细胞屏障的通透性，但TNFα的具体作用机制和方式还存在争议。早期认为与TNFα引起的细胞凋亡密切相关，近年来则倾向于TNFα引起肠上皮细胞屏障损伤是凋亡非依赖性的。另外TNFα引起肠上皮细胞屏障通透性增高的具体作用环节也不十分清楚，可能与蛋白激酶C(PKC)、核因子kB(NF-kappaB)、肌球蛋白轻链激酶(MLCK)、丝裂原活化的蛋白激酶(MAPK)等信号途径有关。因此我们应用Caco-2细胞株建立体外肠上皮细胞屏障模型，观察TNFα对肠上皮细胞屏障通透性和肠上皮细胞间紧密连接的影响，并在此基础上探讨了TNFα对调控紧密连接装配的蛋白酶活化受体-3／非典型蛋白激酶C／蛋白酶活化受体-6(Par-3／aPKC／Par-6)复合体的影响和可能信号通路，以明确病理条件下，TNFα增加肠上皮细胞屏障通透性的作用机制。材料和方法1、体外肠上皮细胞屏障模型的建立应用Caco-2细胞株建立体外肠上皮细胞屏障模型，并应用跨上皮细胞电阻(TEER)和荧光黄透过率两种指标检测肠上皮细胞屏障的形成情况。2、TNFα对肠上皮细胞屏障通透性的影响加入不同浓度的TNFα(10μ／L或100μg／L)作用24h或加入TNFα100pg／L作用不同时间(2、4、8、24h)，观察加入TNFα前后Caco-2细胞屏障跨上皮细胞电阻的改变及TNFα对Caco-2细胞荧光黄透过率的影响。3、TNFα对肠上皮细胞间紧密连接的影响透射电镜下观察加入TNFα100μtg／L作用24h后，Caco-2细胞间紧密连接形态学的改变。4、TNFα对肠上皮细胞紧密连接蛋白occludin定位和表达的影响制备Caco-2细胞NP-40可溶性和NP-40不溶性蛋白框架，应用蛋白印迹杂交(Western blot)技术，检测加入不同浓度的TNFα(10μg／L或100μg／L)作用24h后，不同蛋白框架内肠上皮细胞紧密连接蛋白occludin表达的变化情况。并应用免疫荧光和实时定量PCR技术检测occludin蛋白的定位和mRNA表达的变化情况。5、TNFα对肠上皮细胞Par-3表达和定位的影响加入TNFα100μg／L作用不同时间(0、4、8、24h)后，应用免疫荧光、Western blot和逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测TNFα对肠上皮细胞Par-3表达和定位的影响。6、TNFα对肠上皮细胞非典型蛋白激酶C亚型PKλ丸和PKCζ活性的影响应用抗PKCζ／λ(Thr410／403)磷酸化抗体检测加入TNFα100μg／L作用不同时间(0、4、8、24h)后，PKCλ／ζ(活性的改变。7、应用免疫共沉淀的方法检测Caco-2细胞内与Pat-3结合的信号分子应用抗Par-3抗体沉淀Caco-2细胞裂解产物，然后应用抗T淋巴瘤侵袭转移因子(Tiaml)抗体对沉淀产物进行蛋白印迹杂交，明确Par-3是否与Tiaml结合。8、TNFα对肠上皮细胞T淋巴瘤侵袭转移因子表达和定位的影响加入TNFα100μg／L作用不同时间(0、4、8、24h)后，应用免疫荧光、免疫电镜、Western blot和RT-PCR技术检测TNFα对肠上皮细胞Tiaml表达和定位的影响。9、TNFα对肠上皮细胞Racl活性的影响应用配体免疫沉淀法检测加入TNFα100μg／L作用不同时间(0、4、8、24h)后，Racl活性的改变。10、Tiaml在TNFα降低紧密连接蛋白occludin表达中的作用应用小核糖核酸干扰(siRNA)技术沉默Caco-2细胞内Tiaml基因，观察在Tiaml低表达的Caco-2细胞内，TNFα对紧密连接蛋白occludin表达的影响。结果1、TNFα增加肠上皮细胞屏障的通透性与对照组相比，10μg／L TNFα即可降低肠上皮细胞屏障的TEER(P＜0.0005)，增加荧光黄透过率(P＜0.0005)，100μg／L TNFα这种作用更加明显(P＜0.0005)。在作用时间上，TNFα100μg／L作用4h后，TEER值即开始下降(P＜0.0005)，荧光黄透过率开始升高(P=0.001)，24h这种作用达到最强(P＜0.0005)。2、TNFα破坏肠上皮细胞间的紧密连接正常CaCo-2细胞，紧密连接结构完整，呈致密的带状结构。加入TNFα100μg／L作用24h后，紧密连接断裂，细胞间隙增宽。3、TNFα引起肠上皮细胞紧密连接蛋白occludin的定位异常正常Caco-2细胞，occludin蛋白沿细胞膜分布；加入TNFα10μg／L作用24h后，occludin蛋白呈锯齿状分布，并且荧光信号减弱；加入TNFαt100μg／L作用24h后，锯齿状分布更加明显，荧光信号进一步减弱，并且在胞浆内可见阳性染色。4、TNFα引起occludin蛋白磷酸化减少与对照组比较，加入TNFα100μg／L作用24h后，NP-40不溶性蛋白框架内occludin蛋白(即磷酸化occludin蛋白)的相对含量明显减少(P=0.016)，而NP-40可溶性蛋白框架内occludin蛋白(即非磷酸化occludin蛋白)的相对含量没有变化(P=0.99)。5、TNFα不影响occludin mRNA的表达与对照组比较，不同浓度的TNFα或TNFα作用不同时间，均不能引起occludin mRNA的明显改变(P=0.85，P=0.99)。6、TNFα不影响Par-3的表达和定位正常Caco-2细胞，Par-3定位在细胞膜上，与紧密连接蛋白的定位一致，加入TNFα不能改变Par-3蛋白的定位。Western blot和RT-PCR结果提示加入TNFα后，Par-3蛋白和mRNA的相对含量与正常对照组比较没有差别(P=0.99，P=0.86)。7、TNFα下调PKCλ/ζ活性与正常对照组相比，TNFα100μg/L作用8h后，PKCλ/ζ活性开始下降(P=0.014)，24h达到最低(P=0.001)。8、Par-3与Tiam1免疫共沉淀应用抗Tiam1抗体对Par-3预沉淀产物进行蛋白印迹杂交后，发现在170kDa处出现特异性蛋白条带，证明在Caco-2细胞内，Par-3与Tiam1结合。9、TNFα增加Tiam1表达，促进Tiam1活化在正常Caco-2细胞，Tiam1分布在胞浆内，加入TNFα100μg/L作用24h后，Tiam1向细胞膜转移。Western blot和RT-PCR结果显示，与正常对照组比较，TNFα100μg/L作用24h后，Tiam1蛋白和mRNA的相对含量明显升高(P=0.029，P=0.011)。10、TNFα促进Rac1的活化与正常对照组比较，加入TNFα后，总Rac1的含量没有明显变化(P=0.99)。但活性Rac1(GTP-Rac1)的含量在TNFα100μg/L作用24h后明显升高(P=0.002)。11、Tiam1介导TNFα引起的紧密连接蛋白occludin磷酸化减少在Tiam1正常表达的Caco-2细胞，TNFα可以引起occludin蛋白磷酸化的减少，而在Tiam1低表达的Caco-2细胞，TNFα的这种作用消失，两者相比有明显的统计学差异(P=0.001)。1、TNFα增加肠上皮细胞屏障的通透性。2、TNFα破坏肠上皮细胞间的紧密连接，这是其增加肠上皮细胞屏障细胞旁通透性的作用位点。3、TNFα引起紧密连接蛋白occludin的异常分布，使紧密连接蛋白occludin磷酸化减少，但不影响未磷酸化的occludin蛋白表达。4、TNFα不影响occludin mRNA的表达，提示TNFα对occludin的调节发生在蛋白水平，而不是转录水平。5、TNFα不影响Par-3的表达和定位，但能使PKCλ／ζ的活性降低，提示TNFα对于调控紧密连接装配的Par-3／aPKC／Par-6复合体的定位没有影响，但能抑制Par-3／aPKC／Par-6复合体的功能。6、Tiam1-Rac1是Par-3／aPKC／Par-6复合体的上游信号因子。7、TNFα能够增加Tiam1蛋白和mRNA水平的表达，促进Tiam1和Rac1活化。8、TNFα引起Caco-2细胞紧密连接蛋白occludin磷酸化减少需要Tiam1的参与。

全文目录

一、摘要  6-16
  中文论著摘要  6-11
  英文论著摘要  11-16
二、英文缩略语  16-17
三、论文  17-62
  论文一 TNFα对肠上皮细胞屏障通透性的影响  17-25
    前言  17-18
    材料与方法  18-19
    结果  19-23
    讨论  23-24
    结论  24-25
  论文二 TNFα对紧密连接蛋白occludin表达的影响  25-40
    前言  25
    材料与方法  25-31
    结果  31-37
    讨论  37-39
    结论  39-40
  论文三 TNFα调控紧密连接蛋白装配的分子机制——TNFα对Par-3/aPKC/Par-6复合体及相关信号分子的影响  40-62
    前言  40-41
    材料与方法  41-46
    结果  46-57
    讨论  57-61
    结论  61-62
四、本研究创新性的自我评价  62-63
五、参考文献  63-69
六、附录  69-83
  综述  69-81
  在学期间科研成绩  81-82
  致谢  82-83
  个人简介  83

肿瘤坏死因子alpha增加肠上皮细胞屏障通透性的机制研究

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