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目的:支气管哮喘简称哮喘,它是由包括支气管上皮细胞(human bronchial epithelial,HBE)等多种组分参与的全世界范围内的严重疾病,每年约有1500万人因哮喘而丧失劳动能力。哮喘的发病机制并不十分清楚,气道重塑是哮喘患者发病最主要的病理特征之一,近年研究提出的上皮细胞间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)学说可能是气道重塑发生的重要机制。上皮细胞受到细胞外因子刺激或局部损伤后诱发上皮细胞向肌纤维母细胞转分化,表现为上皮细胞失去极性,上皮细胞特征性E-钙黏蛋白(E-cadherin)表达减少,间质细胞特征性Vimentin蛋白表达的增加等,上皮细胞间质转化被认为是哮喘患者气道病理特征的中心环节,是近年来气道重塑机制研究的一个新热点。转化生长因子(transforming growth factor-β1,TGF-β1)是一个重要的致纤维化因子,大量研究证实,TGF-β1能够诱导气道上皮细胞形态和生物学功能向间质细胞表型转分化,促进上皮细胞转分化为肌纤维母细胞,从而使细胞获得侵袭和迁移能力。细胞迁移发生于一系列的生理和病理过程中,包括粘附、侵袭和迁移三个过程。钙离子是细胞内第二信使,广泛存在于从细菌到特殊神经元等各类细胞中,在很多细胞的生理和病理过程中发挥着关键作用,目前已有研究证实了钙相关的信号通路与细胞的迁移能力密切相关。经典瞬时受体电位通道(transient receptor potential channel,TRPC)通道是一类非选择性阳离子蛋白通道,在各种兴奋性以及非兴奋性细胞参与钙离子的内流,引起病理生理改变。本课题组通过前期的研究证实TRPC1蛋白广泛存在于16HBE细胞,且它参与了由TGF-β1诱导的16HBE细胞EMT过程,基于前期结果,提出假设,16HBE细胞经TGF-β1诱导后发生迁移,且TRPC1在这一过程中发挥重要作用。 方法:细胞划痕实验检测TGF-β1(10ng/mL)对16HBE细胞迁移的影响。CCK-8法检测si-TRPC1干扰对细胞增殖的影响,流式细胞凋亡检测法检测si-TRPC1干扰对细胞凋亡的影响。细胞划痕实验及Transwell小室实验检测si-TRPC1干扰对由TGF-β1(10ng/mL)诱导的16HBE细胞的迁移和侵袭的影响。实时荧光定量PCR检测E-钙黏蛋白和Vimentin mRNA的表达水平,Western blotting检测E-钙黏蛋白和Vimentin蛋白的表达。荧光双波长分光光度计测定si-TRPC1干扰对16HBE细胞内游离[Ca2+]i水平的影响。 结果:(1)TGF-β1对16HBE细胞迁移的影响:细胞划痕实验所见:在0h时对照组和TGF-β1组细胞的划痕距离基本相等。给予TGF-β1刺激24h和48h后,TGF-β1组的细胞迁移距离大于对照组细胞迁移距离(P<0.05);CCK-8实验结果示:16HBE给予TGF-β1处理12h、24h和48h,16HBE细胞均未见明显增殖,相对于对照组,差异不具有显著性(P>0.05)。(2)si-TRPC1对16HBE细胞迁移的影响:CCK-8实验结果示:TGF-β1组、si-TRPC1干扰组的增殖与对照组相比,细胞增殖均无明显差异(P>0.05);流式细胞凋亡结果显示:TGF-β1组、si-TRPC1干扰组的凋亡与对照组相比无明显变化,差异不具显著性(P>0.05);细胞划痕实验结果:在0h时,对照组、TGF-β1组、先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组和si-TRPC1四组细胞的划痕距离基本相等。在24h后,TGF-β1组的细胞迁移距离大于对照组细胞迁移距离,同时也明显大于先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组细胞迁移距离(P<0.05),与TGF-β1组相比,先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组迁移距离的增加明显受到抑制(P<0.01)。在48h时TGF-β1组的细胞迁移距离明显大于对照组细胞迁移距离(P<0.05)。先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组细胞迁移距离与TGF-β1组比较,迁移距离的增加受到抑制,差异具有显著性(P<0.01);Transwell小室实验结果显示:24h和48h后,对照组的穿孔细胞数少于TGF-β1组的穿孔细胞数,与对照组细胞比较,TGF-β1细胞的迁移能力明显增强(P<0.01),先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组的穿孔细胞数少于TGF-β1组的穿孔细胞数,与TGF-β1细胞比较,先si-TRPC1干扰TRPC1基因24h后再给予TGF-β1刺激组细胞的迁移能力明显降低(P<0.01);(3)实时荧光定量PCR检测结果显示:对照组表达E-钙黏蛋白mRNA,TGF-β1刺激细胞48h后,E-钙黏蛋白mRNA表达量明显降低,与对照组相比差异具有显著性(P<0.01);si-TRPC1干扰TRPC1基因24h再用TGF-β1刺激细胞48h,由TGF-β1诱导的E-钙黏蛋白mRNA表达量的减少受到抑制,与TGF-β1组比较显著增加(P<0.05);TGF-β1刺激细胞48h后,Vimentin mRNA表达量明显增加,与对照组比较差异具有显著性(P<0.01);si-TRPC1干扰TRPC1基因24h再用TGF-β1刺激细胞48h,由TGF-β1诱导的Vimentin mRNA表达量增加受到抑制,与TGF-β1组比较显著减少(P<0.05)。Western blotting法检测结果示:对照组16HBE细胞表达E-钙黏蛋白,TGF-β1刺激细胞48h后,E-钙黏蛋白表达量明显降低,与对照比较差异具有显著性(P<0.01);si-TRPC1干扰TRPC1基因24h再用TGF-β1刺激细胞48h,由TGF-β1诱导的E-钙黏蛋白表达量的减少受到抑制,与TGF-β1组比较显著增加(P<0.05);TGF-β1作用于16HBE细胞48h后,与对照组相比较,Vimentin蛋白的表达量显著增加(P<0.01)。用si-TRPC1干扰24h再用TGF-β1刺激细胞48h,由TGF-β1诱导的Vimentin蛋白表达量增加受到抑制,与TGF-β1组比较显著减少(P<0.05)。(4)荧光双波长分光光度计测定细胞内游离[Ca2+]i结果示:TGF-β1作用于16HBE细胞48h后,16HBE胞内游离[Ca2+]i水平明显增高,与对照组相比较,差异具有显著性(P<0.01)。用si-TRPC1干扰TRPC1基因24h再用TGF-β1刺激细胞48h后,16HBE细胞内游离[Ca2+]i水平明显降低,TGF-β1组相比较,差异显著(P<0.05)。 结论:(1)TGF-β1诱导16HBE细胞发生迁移。(2)TRPC1参与TGF-β1诱导16HBE细胞迁移和侵袭过程,且这一过程不受细胞增殖和凋亡的影响。(3)TRPC1可能通过调控EMT参与TGF-β诱导的16HBE的迁移。(4)TRPC1可通过介导胞内游离[Ca2+]i水平而参与TGF-β1诱导16HBE细胞迁移的调控。综上,TRPC1参与了TGF-β1诱导人支气管上皮细胞迁移的过程,TRPC1通过调节E-钙黏蛋白和Vimentin表达以及介导胞内游离[Ca2+]i水平参与TGF-β1诱导16HBE细胞迁移的调控。