论文摘要
动脉粥样硬化(atherosclerosis, As)是一种慢性炎症性病理过程,炎症刺激在动脉粥样硬化的起始、进展以及并发症的产生中起重要作用。核因子-kappa B(NF-κB)是炎症因子产生的关键转录因子。在动脉粥样硬化斑块中可检测到活化的NF-κB,特异性的沉默或抑制NF-κB通路可减轻动脉粥样硬化斑块面积,并减少其并发症。NF-κB促动脉粥样硬化的机制主要是由炎症因子介导,但近期的研究发现NF-κB可促进巨噬细胞脂质蓄积,这为我们认识NF-κB的促动脉粥样硬化机制提供了新的研究方向。固醇调节元件结合蛋白(Sterol-regulatory element binding proteins, SREBPs)是体内胆固醇生物合成和摄取相关基因的关键调节因子。目前已确定的SREBPs异构体有3种:SREBP-1a、1c和2。SREBPs彼此之间存在相关性,但也有差异:SREBP-1a和SREBP-1c易于激活脂肪酸和三酰甘油合成过程中的基因,而SREBP-2易于激活LDL受体基因和多个胆固醇合成所必需的基因。在SREBPs的内含子区域,含有新发现的一类microRNA(smiRNAs),miR-33s。已知miRNAs是一类具有转录后调节活性的单链小分子RNA,已有研究表明miRNAs参与调控脂质代谢及炎症因子表达,介导As的形成。miR-33s的主要靶基因是三磷酸腺苷结合盒A1(ATP binding cassette transporterA1, ABCA1)。由于ABCA1是介导细胞脂质流出的主要膜转运体,抑制其表达后将导致细胞内蓄积大量的脂质,最终形成泡沫细胞。体内实验发现,抑制miR-33s表达,可促进ABCA1表达和胆固醇逆向转运(RCT),并明显减少斑块面积。因此,miR-33s已成为防治As性疾病的重要靶标。然而,体内对miRNAs的调控研究目前还处在起步阶段,miR-33s在体内的受控机制还远未阐明。越来越多的证据显示固有免疫应答与多种疾病包括As密切相关。NOD样受体(NLRs)是细胞内感受微生物或非微生物信号的模式识别受体,NLRs能形成细胞内大的蛋白复合体,称为“炎性体”,包括NLRs、caspase1和ASC。炎性体的作用是形成一个活化caspase1的支架,促进pro-IL-1β和pro-IL-18分别转化为成熟的IL-1β和IL-18。IL-1β和IL-18与As的发展关系密切,在实验性的小鼠中发现,若缺乏IL-1β或IL-18,则明显限制As的发展。然而,炎性体在体内的调控机制还不甚清楚。通过生物信息学分析,我们发现miR-33s宿主基因SREBPs的启动子区存在NF-κB反应元件(κBREs),提示NF-κB可能通过直接结合SREBPs的启动子,进而调控SREBPs和miR-33s的表达。为了探讨SREBPs和miR-33s在NF-κB促As中的可能作用及机制,因此,我们首先在第一部分中观察了NF-κB对巨噬细胞胆固醇流出及炎症因子表达的影响,然后,在第二部分中我们研究了NF-κB对SREBPs和miR-33s表达的作用及机制,并探讨了miR-33s在NF-κB抑制胆固醇流出中的作用,以及SREBPs在NF-κB促炎症因子释放和炎性体表达中的作用,接着,在第三部分中,我们在体内观察了NF-κB-SREBPs途径在As和炎症反应中的作用,最后,在第四部分中,我们观察了具有明显抗炎效应的白桦脂酸(betulinic acid,BA)在体内外对NF-κB-SREBPs途径的影响,并深入探讨了其作用机制。本研究为揭示NF-κB-SREBPs途径在As发生发展中的可能作用和机制提供新的研究思路。第一部分NF-κB对巨噬细胞胆固醇流出及炎症因子表达的影响目的:观察NF-κB对巨噬细胞胆固醇流出及相关转运体ABCA1的影响,并观察NF-κB对炎症因子表达的影响。方法:培养THP-1细胞株,用160nmol/L的佛波酯(phorbol12-myristate13-acetate,PMA)刺激细胞24h,使其诱导分化为巨噬细胞。以100μg/ml的氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,oxLDL)分别孵育THP-1和RAW264.7巨噬细胞,使其转化为泡沫细胞。两种细胞分别分为3组:对照组,LPS组(10ng/ml,24h)和LPS+PDTC组(LPS10ng/ml,PDTC50μM,24h)。以液体闪烁计数法检测细胞内胆固醇的流出,荧光定量PCR检测ABCA1的mRNA表达,Western blotting免疫印迹法检测ABCA1的蛋白表达,酶联免疫吸附法(ELISA)法检测肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α, TNF-α)、白细胞介素1β(interleukin-1β, IL-1β)、和IL-6的表达。结果:用LPS处理THP-1和RAW264.7巨噬细胞源性泡沫细胞后,载脂蛋白A1(apolipoproteinA-I, apoA-I)介导的胆固醇流出明显减少;相应的,ABCA1mRNA和蛋白含量明显下降。使用NF-κB特异性的抑制剂PDTC处理巨噬细胞,可明显减少LPS所致的胆固醇流出下降,并减弱LPS所致的ABCA1表达下降。此外,PDTC处理可明显抑制LPS诱导的炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌。结论:①NF-κB可抑制巨噬细胞胆固醇流出,下调ABCA1表达;②NF-κB可促进TNFα、IL-6和IL-1β等炎症因子产生。第二部分SREBPs介导NF-κB调控胆固醇流出和炎症因子表达的机制目的:探讨NF-κB调控巨噬细胞胆固醇流出和炎症因子表达的可能分子机制。方法:培养THP-1细胞株,以PMA和ox-LDL建立THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞模型。10ng/ml LPS处理3h后,加入放线菌素D(actinomycin D,Act D)(5μg/ml)终止转录,采用定量PCR检测ABCA1mRNA的表达,观察ABCA1mRNA稳定性变化。以LPS处理细胞,观察NF-κB对miR-33s及其宿主基因SREBPs表达影响的浓度效应和时间效应。PDTC处理,观察抑制NF-κB对miR-33s/SREBPs的表达变化。制备SREBPs启动子报告基因质粒,与表达载体p50(pRSV-NF-κB-1)和p65(pRSV-RelA)共同转染HEK-293T细胞,采用双荧光素酶报告基因分析NF-κB对SREBPs启动子的激活作用。染色体免疫共沉淀(ChIP)检测NF-κB是否可直接结合在SREBPs的启动子上。用miR-33a/b mimic(40nM)增加miR-33s的表达,用拮抗剂anti-miR-33a/b(60nM)降低miR-33s的表达,检测ABCA1表达以及细胞胆固醇的流出情况,判断miR-33s在其中的作用。用SREBPs siRNA处理巨噬细胞,研究SREBPs在炎症因子表达中的作用。结果:NF-κB活化后,ABCA1mRNA的降解速度明显加快,NF-κB可增加细胞SREBP-2/miR-33a和SREBP-1a/miR-33b mRNA的表达,以及SREBPs蛋白水平。转染NF-κB后,SREBPs启动子荧光素酶报告基因值明显升高,而κBRE突变后,NF-κB对SREBPs启动子的作用消除。ChIP检测进一步证明了NF-κB可直接结合到SREBPs启动子上。LPS活化NF-κB后,再加入miR-33a/b mimic,ABCA1表达进一步下降,相反,加入anti-miR-33a/b后,NF-κB对ABCA1的抑制作用得到有效缓解。相应的,加入miR-33a/b mimic后,胆固醇流出明显下降,而加入anti-miR-33a/b后,胆固醇流出得以部分恢复。SREBP-2或SREBP-1抑制后,明显降低LPS诱导的IL-1β上调,但对TNF-α、IL-6和IL-18的表达无明显影响。炎性体检测发现,抑制SREBPs后,NLRP1表达下降,而NLRP3无明显影响。进一步使用siRNA抑制NLRP1的表达,发现NF-κB对IL-1β的诱导作用明显下降。结论:①SREBPs是NF-κB的直接靶基因;②NF-κB通过促进miR-33s表达调控ABCA1及胆固醇流出;③NF-κB通过促进SREBPs表达调控NLRP1炎性体及IL-1β产生。第三部分NF-κB对apoE-/-小鼠动脉粥样硬化病变及体内炎症因子表达水平的影响目的:以apoE基因敲除(apoE-KO)小鼠为研究对象,观察NF-κB对体内动脉粥样硬化病变、胆固醇逆向转运(RCT)、炎症及NF-κB-SREBPs途径相关分子的表达变化。方法:8周龄雄性apoE-KO小鼠以普通饲料饲养,并随机分为三组:对照组、LPS组和LPS+PDTC组(每组15只)。其中,对照组每周腹腔注射与实验组同等剂量的生理盐水;LPS组每周腹腔注射LPS (2.5mg/kg body wt)1次;LPS+PDTC组每周腹腔注射LPS (2.5mg/kg body wt)和PDTC(50mg/kg body wt)1次。8周后处死动物,采用酶氧化法检测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)等血脂水平;油红O染色观察主动脉和主动脉窦处脂质蓄积情况;免疫组织化学法检测巨噬细胞标志物CD68和NF-κB的表达;Masson氏染色法检测斑块处胶原纤维面积;ELISA法检测血清炎症细胞因子(TNF-α、IL-1β和MCP-1等)的表达。液体闪烁计数仪检测小鼠巨噬细胞来源的RCT效率。提取小鼠腹腔巨噬细胞,荧光定量PCR法和western-blot法检测SREBPs、miR-33、ABCA1、ABCG1、NLRPs和NF-κB的表达。结果:与对照组比较,LPS组小鼠血浆TG、TC和LDL-C含量明显增高,而HDL-C则水平降低,加入PDTC后,HDL-C水平有明显回升。PDTC明显减少LPS所致的主动脉窦和主动脉上的As病变面积增加;增加粪便中的胆固醇流出,而肝脏和血液中的胆固醇流出没有明显改变;降低小鼠腹腔巨噬细胞中miR-33表达,促进ABCA1和ABCG1的表达。PDTC处理后,与LPS组比较,巨噬细胞浸润减少而胶原纤维增加;斑块处NF-κB的表达下降;血液中TNF-α、IL-1β和MCP-1等炎症因子表达水平降低;腹腔巨噬细胞中SREBPs和NLRPs的表达下降。结论:①体内NF-κB活化可促进miR-33和SREBPs表达,抑制ABCA1和ABCG1的表达,抑制体内RCT并促进As;②体内NF-κB活化可增加炎症因子水平,并促进NLRPs表达。第四部分白桦脂酸对ABCA1表达和炎症因子释放的影响及机制目的:观察白桦脂酸对ABCA1表达和炎症因子释放的影响并探讨其机制。方法:培养THP-1细胞株,以PMA和ox-LDL建立THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞模型。以不同浓度(0,0.5,1,2μg/ml)BA处理24h或1μg/ml BA处理不同时间(0,12,24and48h),然后再加入LPS(10ng/ml)作用24h,观察BA预处理对LPS诱导的胆固醇流出和ABCA1表达抑制的影响。高效液相色谱检测细胞内胆固醇含量;荧光定量PCR检测BA处理对miRNA-33s及其宿主基因SREBPs表达的影响;用miR-33a/b mimic增加miR-33s的表达,用拮抗剂anti-miR-33a/b降低miR-33s的表达,检测ABCA1表达情况,判断miR-33s在BA促胆固醇流出中的作用;western-blot法检测NF-κB的核转录水平,使用NF-κB特异性的抑制剂PDTC (50μM)或Bay11-7082(5μM)处理细胞,再加入BA和LPS,荧光定量PCR检测miR-33s和ABCA1的mRNA表达,液体闪烁计数法检测细胞内胆固醇的流出,以明确NF-κB在BA促胆固醇流出中的作用;进一步检测细胞质中IκBα、磷酸化IκBα和细胞核中磷酸化NF-κB p65的表达,以及巨噬细胞炎症因子的分泌情况,以明确BA的抗炎作用及其机制。以apoE基因敲除小鼠为研究对象,观察BA对体内动脉粥样硬化病变和体内炎症反应的影响。结果:BA预处理明显减弱LPS对巨噬细胞胆固醇流出和ABCA1表达的抑制,下调细胞内总胆固醇、胆固醇酯和游离胆固醇的含量。BA预处理有效抑制miR-33s及其宿主基因SREBPs表达。加入anti-miR-33a/b后,与单加LPS组比较,ABCA1的表达明显升高,而加入miR-33a/b mimic,ABCA1的表达则无明显改变;加入BA后,再加入anti-miR-33a/b,ABCA1的表达无明显变化,而加入miR-33a/b mimic,ABCA1的含量明显下降。BA处理可抑制NF-κB的核转录水平; PDTC或Bay11-7082可增强BA对miR-33s的抑制作用,同时增强BA对ABCA1表达及胆固醇流出的促进作用。BA处理后,细胞质中磷酸化IκBα的表达明显下降,细胞核中磷酸化NF-κB p65的表达,炎症因子分泌水平降低。LPS组小鼠较对照组小鼠血浆TG、TC和LDL-C含量明显增高,而HDL-C则水平降低,BA处理后,TG、TC和LDL-C含量下降,HDL-C水平明显回升。组LPS组比较,BA处理组主动脉窦和主动脉上的As病变面积减少;小鼠主动脉miR-33的表达下降;ABCA1表达水平升高;NF-κB的核转录水平下降;血液中炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β表达水平降低。结论:①BA抗小鼠动脉粥样硬化的作用与其抗炎和降低血脂功能有关;②NF-κB-SREBPs途径参与了BA的抗动脉粥样硬化作用。
论文目录
相关论文文献
标签:核因子论文; 三磷酸腺苷结合盒论文; 固醇调节元件结合蛋白论文; 微小论文; 炎性体论文;