HMGCS2、PPARγ在炎症性肠病患者肠粘膜的表达与活性

论文摘要

研究背景与目的溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）是一种慢性非特异性结肠炎症,病变主要累计结肠粘膜和粘膜下层,范围多自结肠远端开始。UC和克罗恩病（Crohn’s disease, CD）均属炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）之范畴。过去欧洲和北美人群中IBD发病率较高,亚洲人群发病率较低,然而近年来IBD在亚洲人群中的发病呈现明显增高趋势.IBD的发病机制仍然不甚清楚,目前研究认为可能与遗传易感人群在持续肠道感染、肠黏膜屏障缺陷和环境改变等多因素作用下引起的肠道免疫系统异常反应相关。国内队列研究显示,吸烟、阑尾切除、肠道感染影响IBD的发生；饮茶、母乳喂养为UC的保护因素；高学历与城市人群中IBD较多；副结核分枝杆菌感染可能与CD有关。近年来研究表明肠黏膜屏障功能异常与IBD发病关系密切.肠腔表面积很大,由上皮细胞紧密连接而成,长期暴露于各种食物成分、共生菌及病原菌.肠道上皮有重要的屏障功能,在多数情况下,上皮细胞对各种损伤稳定应答,炎症处于限制状态.IBD发生时,肠黏膜屏障功能障碍,黏膜通透性增高,导致肠腔内细菌、抗原等物质移位至黏膜固有层而激活免疫细胞,诱导黏膜过度免疫反应的发生,继而进一步破坏肠黏膜屏障,加重黏膜异常免疫反应,从而导致IBD的发生。一般情况下UC和CD可以根据临床表现、实验室和放射学检查、内镜和组织学特征综合分析鉴别并不困难。对于结肠炎症性肠病一时难以区别UC与CD者,临床可以诊断为IBD类型待定（type unclassified,IBDU）,观察病情变化,但是如果结肠广泛病变,并且内镜、病理表现不典型时,UC和CD有时难以鉴别；如果IBD内镜下炎症表现较轻,无典型内镜下改变,还需要与肠道感染性疾病相鉴别。CD、肠结核（intestinal tuberculosis, ITB）、肠道淋巴瘤（intestinal lymphoma, IL）、肠型白塞氏病（intestinal Beheet’s disease, BD）因为内镜下存在诸多相似的地方,这几个疾病之间的鉴别也是临床的一个难题。目前,临床上尚未有简单易行的实验室方法来鉴别诊断IBD：血常规、血浆蛋白、电解质、ESR、C-反应蛋白,有条件的单位也可以做粪便钙卫蛋白、乳铁蛋白、α1抗胰蛋白酶等检查,但是这些检查的都无特异性。影像学检查包括胃肠钡剂造影、腹部超声、CT、MRI等对IBD的诊断有所帮助。我们课题组前期运用蛋白质组学技术,筛选出UC与正常人肠道黏膜差异蛋白若干,其中就包括3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶2（3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase 2, HMGCS2）PPARr是一种细胞核转录因子,即过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor, PPAR）的一员,根据结构的不同,PPAR可分为α、β（或δ）和γ三种类型,其基因分别位于人类22,6和3号染色体上,通常PPARα高表达具有丰富线粒体和β氧化活性的组织,如肝、肠粘膜、肾脏皮质和心脏,而在一些其它组织也发现了PPARα的低水平表达；PPARγ则于脂肪组织、膀胱及肠道中有高水平表达；而PPARβ几乎在所有组织中均有低水平的表达。PPARγ通过调节相关基因的表达,在脂肪形成、糖脂代谢,以及在免疫系统中发挥重要作用,并与多种疾病如糖尿病、肥胖、高血压、脑缺血、帕金森病、肾脏疾病、癌症等的发生、发展有关。目前国内外有关PPARγ与IBD的动物实验研究有一定的报道,绝大部分研究结果支持PPARγ是IBD的保护因子,但也有持有相反的观点,认为预先用PPARγ激动剂处理过的动物模型后会加重动物的肠道炎症程度,引起更多的溃疡、腺管丧失和水肿。虽然体外动物实验有不少关于PPARγ与IBD的报道,但是目前仅有少量实验评价了PPARγ受体在UC和CD患者中的表达及作用。HMGCS2即3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶2,调节酮体的生成的关键酶,在肝脏组织及有些肝外组织如骨骼肌,心脏,胰腺、睾丸、结肠中均有表达,HMGCS2在这些组织中表达的作用有待于进一步阐明。然而在组织中,HMGCS2可以氧化脂肪酸,HMGCS2表达可以阻止乙酰辅酶A的沉积,反过来又可以减弱脂肪酸的氧化速率。结肠的生酮作用与HMGCS2表达有关,后者取决于肠道生成的丁酸盐量,在健康的肠上皮细胞,丁酸盐刺激细胞的增殖,然而,在该组织中的肿瘤细胞系它又可以减少增殖和诱导细胞分化和凋亡,国外有学者提出用于解释“丁酸盐矛盾”,该假说认为：健康的肠粘膜有效地分解丁酸盐,从而导致细胞内丁酸盐浓度的下降,因而阻止增殖的能力下降,在结肠癌细胞系中分解丁酸盐的能力缺失,在这种背景下有学者提出HMGCS2的诱导缺乏导致了脂肪酸的beta氧化减弱。丁酸盐是结肠粘膜的主要燃料来源,而且有证据显示在溃疡性结肠炎中氧化受损,在活动期和静止期的UC中丁酸盐氧化生成C02和酮体的量明显低于健康对照组,并且这种减少与疾病的状态有关。丁酸盐的氧化缺陷反映了UC患者的可变又明确的代谢缺陷,丁酸盐的氧化减少可以解释在结肠炎症的分布特点,特别是结肠末端的发病频率。一般认为脂肪酸（n-丁酸盐）的氧化缺陷是结肠粘膜能量缺乏的一种表现。HMGCS2的诱导缺乏导致了脂肪酸（n-丁酸盐）的beta氧化减弱,UC患者存在丁酸盐氧化缺陷,由于丁酸盐氧化生成酮体和C02,我们设想作为酮体生成的关键酶HMGCS2在UC患者粘膜中也存在下调。HMGCS2在UC、CD患者肠粘膜中的表达及其作用至今没有什么研究报道。因此,本次实验的目的是希望通过对UC、CD及正常健康对照组中进行HMGCS2、PPARγ分子标志的系统检测,观察相对完整的HMGCS2、PPARγ在这两种疾病中的表达情况,从而推测：①它们是否能作为鉴别UC、CD的标志物；②它们是否与肠道能量代谢障碍及菌群失调相关；③通过对UC、CD及健康对照组比较,分析其IBD发生发展的分子学基础。材料和方法1.完全随机收集73例UC、42例CD、89例健康对照者的肠粘膜,比较UC组和CD组之间一般临床特点和检查资料的差异,包括患者性别、年龄、病变累及部位、活动分期、临床分度、内镜检查特点、发病时间等。2.用免疫组织化学染色技术观察HMGCS2、PPARγ在上述各组的表达情况.。3.统计分析：采用SPSS 13.0统计软件进行分析,用Independent-Samples T Test比较测定组和组之间患者年龄的差异；用R*C表资料的X2检验比较各组间蛋白表达阳性率的差异性；利用两独立样本非参数检验、多个独立样本非参数检验、Mann-Whitney U test比较各组之间性别、年龄、病变部位、分期、临床分度、内镜分级等与蛋白染色表达的差异,所有分析结果取双侧P值,P<0.05认为差异具有统计学意义。结果：1.73例UC中其中男46例.女27例,男：女=1.70：1,年龄13—77岁,平均年龄为（40.07±14.39）岁,发病的高峰年龄是30-49岁,其中发生在直肠的28例（38.4%）,发生在直乙状结肠9例（12.3%）,发生在全结肠的25例（34.2%）.42例CD患者有29例发生在回末和小肠（69.0%）。2.HMGCS2、PPARγ在73例UC患者肠粘膜中阳性表达分别为48例（65.8%）和36例（49.3%）；在42例CD患者肠粘膜中阳性表达分别为37例（88.1%）和30例（71.4%）；在89例正常对照组肠粘膜阳性表达占82例（92.1%）和66例（74.2%）。HMGCS2、PPARγ在UC患者中肠粘膜与正常健康对照组或CD患者肠粘膜比较明显下降（P<0.01）,但是在CD患者及健康对照组肠粘膜的HMGCS2、PPARγ表达没有显著性差异（HMGCS2:P=0.521、PPARγ::P=0.742）。3. HMGCS2、PPARγ在UC活动期患者的肠粘膜表达显著小于缓解期肠粘膜的表达,差异具有统计学意义（HMGCS2:P=0.002、PPARy:P=0.008）。4. HMGCS2、PPARγ在UC患者肠粘膜的表达与患者性别、年龄、发病部位、临床分度等无明显相关性。PPARγ蛋白的表达与UC患者的内镜下分级无明显相关性,但是HMGCS2蛋白的表达与内镜分级有关,内镜分级较低也就是疾病炎症较轻时该蛋白表达相对较高。结论：本研究发现HMGCS2、PPARγ不是IBD特异性蛋白指标,也存在于健康对照组等肠粘膜中,对于鉴别UC、CD具有一定的意义,有可能作为UC严重程度的一个指标。HMGCS是酮体生成的关键酶,PPARγ除参与炎症因子和炎症相关转录因子的调节作用外,还有可能与HMGCS类似通过丁酸盐与肠道能量代谢及肠道菌群失调而起作用参与IBD的发生发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 材料和方法
• 1. 主要仪器、实验器具
• 2. 主要实验试剂
• 3. 实验方法
• 结果
• 讨论
• 全文小结
• 参考文献
• 缩略语中英文对照
• 致谢
• 统计学证明