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目的:气管支气管结核(Tracheobronchial tuberculosis,TBTB)是结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染累及气管支气管树所致。TBTB发生发展的过程实质上是MTB对局部组织的损伤及损伤组织的修复过程,但其具体发病机制尚不清楚。由于TBTB具有高的发病率及致残率,给社会造成沉重负担。因此,研究明确其发病、发生发展机制势在必行。流行病学资料显示TBTB以中青年女性为主,有研究发现性激素不仅可以影响巨噬细胞对MTB清除,还可以调控机体损伤修复过程,但性激素在TBTB发生发展中的作用目前尚不清楚。本研究拟通过比较性激素及其受体水平在TBTB患者和健康对照者中差异;明确雌激素在体外对胞内MTB生长和成纤维细胞胶原分泌的作用及分子机制,探讨雌激素在TBTB发生发展中的可能作用;并评价血清雌二醇水平在诊断TBTB气管支气管狭窄的价值,为TBTB早期无创诊断及精准治疗寻找靶标。国家十三五重大科技专项(2018ZX10302302003)方法:人群研究:⑴通过全国多中心的TBTB流行病学调查研究,以明确不同分型TBTB的男女发病率。⑵通过收集TBTB患者和健康对照者组织和血清样本,运用免疫组化分析性激素受体在组织中的表达;酶联免疫吸附试验分析血清性激素及其受体在TBTB患者和健康对照者中的表达以及同一TBTB患者有效治疗半年前、后中的变化。体外研究:⑴明确雌激素对胞内结核菌生长的影响及机制研究通过菌落计数和免疫荧光(Immunofluorescence,IF)明确MTB能否进入16HBE细胞及雌二醇对16HBE和巨噬细胞胞内MTB生长的影响;通过免疫印迹(Western blot,WB)测定自噬蛋白(LC3B II/I、Beclin1、P62)的表达,探讨雌二醇对MTB感染的16HBE和巨噬细胞自噬的影响;通过乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)释放试验和碘化丙啶染色明确不同组的细胞坏死情况;通过WB和IF测定雌激素受体(Estrogen receptor,ER)α和ERβ水平,同时使用ERα-特异性激动剂[4,4,4,4(4-propyl-[1H]-pyrazole-1,3,5-triyl)trisphenol),PPT]、ERβ-特异性激动剂(Diarylpropioni-trile,DPN)、ERα-特异性拮抗剂(AZD9496)和Akt抑制剂(perifosine)处理MTB感染的16HBE和巨噬细胞,探讨雌二醇影响MTB感染的16HBE细胞和巨噬细胞自噬的机制。⑵明确雌激素对TBTB原代气管肉芽成纤维细胞(Primary trachea granulation fibroblasts,PTGF)胶原分泌的影响及机制研究提取、纯化和鉴定PTGF,通过WB、实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,q RT-PCR)和IF测定Collagen I、α-SMA、ERα、ERβ和β-catenin的表达水平,同时使用PPT、DPN、AZD9496和β-catenin抑制剂(ICG001)探讨雌二醇处理对PTGF胶原分泌和活化的影响及可能机制;通过流式细胞术检测细胞周期,探讨雌二醇对PTGF细胞增殖的影响。结果:人群研究:⑴共入组841例TBTB患者,以女性为主。其中I型以男性为主;II型、III型、IV型和V型以女性为主;VI型无明显性别差异。⑵与健康对照组相比,TBTB患者血清雌二醇水平显著升高;与有效治疗半年前相比,有效治疗半年后TBTB患者血清雌二醇水平明显下降。⑶肺癌旁正常叶支气管组织中强表达ERα、ERβ、雄激素受体和孕激素受体,但TBTB叶支气管肉芽组织中强表达ERα,弱表达ERβ,不表达雄激素受体和孕激素受体。且ERα强表达于TBTB患者叶支气管四种上皮细胞、巨噬细胞和PTGF胞核和胞质中,ERβ仅弱表达于成纤维细胞胞核和胞质中,不表达于四种上皮细胞和巨噬细胞中。体外研究:⑴雌激素对胞内MTB生长的影响及机制研究(1)支气管上皮细胞16HBE:与对照组相比,雌二醇组胞内MTB的菌落计数明显减少,LDH释放和坏死细胞明显减少,LC3BII/I、Beclin1的蛋白表达水平降低,P62、ERα蛋白表达增加,ERβ表达无明显变化。研究雌二醇抑制细胞自噬机制发现:PPT与雌二醇一样,能够明显降低LC3BII/I、Beclin1和胞内ROS的表达,增加P62、p-Akt和p-m TOR的表达;DPN可以增加LC3BII/I和Beclin表达,减少P62的表达,对胞内ROS无明显影响;AZD9496联合雌二醇增加LC3BII/I和Beclin表达,减少P62的表达,对胞内ROS无明显影响;Perifosine联合雌二醇处理可以消除雌二醇对LC3BII/I、Beclin和P62蛋白的影响。(2)巨噬细胞:与对照组比较,雌二醇组胞内MTB的菌落计数明显增多;LC3BII/I、Beclin1的蛋白表达水平降低,P62、p-Akt和p-m TOR蛋白表达增加,ERα表达无明显变化,ERβ的表达明显降低。研究雌二醇影响自噬的机制发现:PPT能够明显降低LC3BII/I、Beclin1和胞内ROS的表达,增加P62、p-Akt和p-m TOR蛋白表达;DPN可以增加LC3BII/I、Beclin,减少P62的表达;Perifosine联合雌二醇可以消除雌二醇对LC3BII/I、Beclin和P62蛋白的影响。⑵雌激素对PTGF胶原分泌的影响及机制研究:成功提取、纯化和鉴定PTGF,与对照组相比,雌二醇促进collagen I、α-SMA、ERα和β-catenin表达,对ERβ的表达无明显影响。研究雌二醇影响PTGF胶原分泌的机制发现:PPT显著增强α-SMA、Collagen I和β-catenin的表达;DPN对α-SMA、Collagen I和β-catenin无明显影响;AZD9496联合雌二醇和ICG001联合雌二醇均可以消除雌二醇对α-SMA、Collagen I和β-catenin表达的影响。结论:⑴MTB感染后可以使TBTB患者血清雌二醇水平显著升高;⑵升高的雌二醇通过与ERα结合激活p-AKT/m TOR通路影响上皮细胞和巨噬细胞胞内MTB生长;⑶雌二醇也通过结合ERα介导Wnt/β-catenin影响成纤维细胞胶原的分泌和活化;⑷体外研究的结果提示雌二醇结合ERα在TBTB发生发展中起了至关重要的角色,ERα可能成为TBTB精准有效治疗的靶点。