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本研究主要关注同LIRI关系较为密切的肺毛细血管中的内皮细胞,探讨propofol对肺微血管内皮细胞(PMVEC)的保护作用,以及相关于PKC-Nrf2通路的机制研究。
第一部分 肺微血管内皮细胞缺氧-复氧损伤模型的建立
研究目的:
该部分主要对大鼠肺部的MVEC进行分离、原代培养和传代培养,并且鉴定其性状,以及建立可用于实验检测用的,可稳定重复的缺氧-复氧损伤的PMVEC模型,为异丙酚的保护作用和保护机制的研究提供实验工具。
研究方法:
1、PMVEC的分离和原代培养:
2、PMVEC形态观察和特异性标记物Ⅷ因子表达鉴定:
3、细胞缺氧-复氧模型参数确立
4、MTT法测定上述各组PMVEC的增殖情况。
研究结果:
1、PMVEC形态观察:
第3代PMVEC形态表现为多角形形状,成铺路石状镶嵌排列,单层生长,几乎无多层生长,是典型的内皮细胞形态。
经Ⅷ因子表达鉴定后,显示95%细胞以上均为Ⅷ因子阳性。
2、缺氧-复氧条件确定:
在无多聚赖氨酸包被情况下,同对照组相比,缺氧3小时,6小时和9小时组的细胞成活率无统计学差异;缺氧12小时,细胞存活率是对照组的(48.7%±15.4%),统计学差异显著(P<0.05);当缺氧24小时后,细胞几乎全部死亡(P<0.05),存活率仅为(9.2%±11.7%)
经多聚赖氨酸包被培养皿后,经剥夺氧气9h和12h,细胞成活率分别为(70.2%±19.7%)和(23.2%±12.5%),有统计学差异(P<0.05);缺氧24小时后,细胞几乎全部死亡(P<0.05)。
研究结论:
1、成功分离和培养了原代PMVEC,具有典型的内皮细胞形态,表达Ⅷ因子蛋白。
2、PMVEC的缺氧-复氧条件为缺氧12小时,然后复氧24小时。
3、同无包被组相比,多聚赖氨酸包被不能明显改善缺氧-复氧对PMVEC存活率的影响。
第二部分 异丙酚对肺微血管内皮细胞缺氧-复氧损伤模型的保护效果
研究目的:
本部分研究主要探讨了异丙酚对于PMVEC的保护作用,着重从异丙酚对PMVEC在对抗缺氧-复氧损伤带来的氧化效应、增殖损伤、细胞凋亡和细胞周期等方面进行较为全面的探讨。
研究方法:
1、检测异丙酚对大鼠PMVEC的剂量-毒性效应
2、细胞分组
3、CCK-8测定Propofol增殖保护的剂量依赖作用。
4、比色法测定上清液MDA浓度。
5、测定上清液中SOD酶活性。
6、PI-Annexin V染色测定异丙酚对缺氧-复氧导致大鼠PMVEC凋亡的保护作用。
7、PI染色测定异丙酚对缺氧-复氧改变大鼠PMVEC周期的影响。
研究结果:
1、异丙酚显示出对大鼠正常PMVEC的低毒性特性。
异丙酚浓度为375ug/mL~2500ug/mL时,细胞死亡率较少(P>0.05);当异丙酚浓度高达5000ug/mL、10000ug/mL时,PMVEC的死亡明显增加(P<0.05);说明异丙酚仅在高剂量时才显示出毒性,本研究中选择的浓度均低于2500ug/mL。
2、异丙酚对缺氧-复氧损伤的大鼠PMVEC增殖能力的保护作用
同正常PMVEC相比,缺氧-复氧处理抑制PMVEC增殖(P<0.05);62.5ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对缺氧-复氧损伤具有防护作用,具有明显高于损伤组的吸光度值(P<0.05)。
3、异丙酚减少了缺氧-复氧所导致的大鼠PMVEC高分泌的MDA
缺氧-复氧PMVEC分泌MDA的水平明显高于正常PMVEC(P<0.05);异丙酚浓度为125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL时处理的PMVEC分泌的MDA水平明显低于缺氧-复氧PMVEC(P<0.05)。
4、异丙酚减弱缺氧-复氧损伤大鼠PMVEC低水平分泌SOD的损害作用
同正常PMVEC相比较,缺氧-复氧处理下调了PMVEC分泌SOD的能力,SOD水平低于正常PMVEC(P<0.05);62.5ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对内皮细胞分泌SOD具有升高作用,差异显著(P<0.05)。
5、异丙酚降低缺氧-复氧损伤所致的大鼠PMVEC的凋亡
正常细胞凋亡很低,缺氧-复氧处理导致了大鼠PMVEC的凋亡,从(2.1±1.8)%上升至(32.1±4.8)%,明显高于正常对照组细胞(P<0.05);而125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对于大鼠PMVEC具有保护作用,明显下降了缺氧-复氧所致的细胞凋亡(P<0.05)。
6、异丙酚对大鼠缺氧-复氧PMVEC的细胞周期影响
缺氧-复氧下调了大鼠PMVEC的S期细胞比例,从正常PMVEC的(47.6±8.4)%下降为(21.9±4.5)%(P<0.05);62ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚显著影响缺氧-复氧处理的PMVEC的细胞周期分布,表现为同损伤组相比,分布于S期的PMVEC比例依次升高(P<0.05);但对G1期、G2期细胞比例未见明显影响
研究结论:
1、异丙酚仅在高剂量时才显示出对正常PMVEC的毒性。
2、缺氧复氧是造成PMVEC损伤的原因,损伤的表现为抑制细胞增殖,提高细胞凋亡,减少DNA合成期细胞,造成氧化应激,增加脂质过氧化物MDA水平,下调自由基清除酶SOD水平。
3、异丙酚具有保护PMVEC的缺氧复氧损伤的作用,表现为恢复细胞增殖,减少细胞凋亡,增加DNA合成期细胞数量,减轻氧化应激水平,减少脂质过氧化物MDA水平,上调自由基清除酶SOD水平。
第三部分 异丙酚对肺微血管内皮细胞缺氧复氧损伤模型的保护机制研究
研究目的:
本研究中,我们拟使用异丙酚预处理,及PKC基因敲减或Nrf2基因敲减,共同作用于PMVEC,检测异丙酚是否可激发PMVEC胞内的HO-1提高,并且该进程是否由PKC-Nrf2通路介导。
研究方法:
1、构建具有对PKC或Nrf2基因进行敲减作用的shRNA慢病毒,并感染PMVEC,并采用实时荧光定量PCR法和免疫蛋白印迹法检测基因敲减效果。
2、细胞分组
3、CCK-8测定PKC或Nrf2基因敲减对异丙酚保护大鼠PMVEC的增殖影响
4、比色法测定上清液中MDA浓度,观察PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚下降内皮细胞上清中MDA水平的干扰能力。
5、测定细胞上清液中SOD酶活力,观察PKC基因敲减或Nrf2基因敲减干扰异丙酚的抗氧化能力。
6、PI-Annexin V染色测定PKC或Nrf2基因敲减对异丙酚防治细胞凋亡的干扰。
7、免疫蛋白印迹法检测HO-1水平变化,检测PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚保护细胞免于缺氧-复氧损伤中HO-1水平的影响
研究结果:
1、成功构建了具有PKC或Nrf2基因敲减作用的shRNA慢病毒,滴度分别为5×109TU/ml和5×108TU/ml,均能显著抑制PMVEC中对应基因的mRNA和蛋白水平;
2、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减抑制了异丙酚对缺氧-复氧损伤的大鼠PMVEC的增殖保护作用:
3、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚下降内皮细胞上清中MDA水平具有抑制作用:
4、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减减弱了异丙酚上调PMVEC上清中SOD水平的能力:
SOD水平是体现细胞清除氧自由基能力的重要参数,异丙酚可以提高PMVEC中的SOD水平,提高对氧自由基的清除能力,然而PKC基因或者Nrf2基因的抑制,下调了异丙酚提高细胞清除氧自由基的能力,表现为SOD水平显著降低(P<0.05),且Nrf2敲减组SOD水平几乎同缺氧-复氧损伤组相似。
5、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减降低了异丙酚对细胞凋亡的抵抗作用:
异丙酚对缺氧-复氧所导致的细胞凋亡具有抵抗作用,然而PKC基因或者Nrf2基因敲减后,异丙酚的这种抵抗细胞凋亡的作用出现了明显的下降,尤其是Nrf2敲减组,细胞凋亡水平同缺氧-复氧损伤组无统计学差异(P<0.05)。
6、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减抑制了异丙酚对细胞HO-1蛋白水平的上调:缺氧-复氧处理导致了细胞HO-1蛋白水平代偿上调,异丙酚可以进一步增强
这种代偿作用,HO-1蛋白水平较缺氧-复氧损伤组明显增加,然而,PKC基因或者Nrf2基因敲减后,异丙酚的这种增强作用出现降低,HO-1蛋白水平下降明显(P<0.05)。
研究结论:
1、PKC敲低和NRF2敲低均可以抑制异丙酚的保护作用,包括抑制增殖、增加凋亡,增加MDA和下调SOD;与此同时,HO-1水平明显降低。
2、PKC/NRF2/HO-1通路是异丙酚保护缺氧复氧损伤PMVEC的机制之一。
第一部分 肺微血管内皮细胞缺氧-复氧损伤模型的建立
研究目的:
该部分主要对大鼠肺部的MVEC进行分离、原代培养和传代培养,并且鉴定其性状,以及建立可用于实验检测用的,可稳定重复的缺氧-复氧损伤的PMVEC模型,为异丙酚的保护作用和保护机制的研究提供实验工具。
研究方法:
1、PMVEC的分离和原代培养:
2、PMVEC形态观察和特异性标记物Ⅷ因子表达鉴定:
3、细胞缺氧-复氧模型参数确立
4、MTT法测定上述各组PMVEC的增殖情况。
研究结果:
1、PMVEC形态观察:
第3代PMVEC形态表现为多角形形状,成铺路石状镶嵌排列,单层生长,几乎无多层生长,是典型的内皮细胞形态。
经Ⅷ因子表达鉴定后,显示95%细胞以上均为Ⅷ因子阳性。
2、缺氧-复氧条件确定:
在无多聚赖氨酸包被情况下,同对照组相比,缺氧3小时,6小时和9小时组的细胞成活率无统计学差异;缺氧12小时,细胞存活率是对照组的(48.7%±15.4%),统计学差异显著(P<0.05);当缺氧24小时后,细胞几乎全部死亡(P<0.05),存活率仅为(9.2%±11.7%)
经多聚赖氨酸包被培养皿后,经剥夺氧气9h和12h,细胞成活率分别为(70.2%±19.7%)和(23.2%±12.5%),有统计学差异(P<0.05);缺氧24小时后,细胞几乎全部死亡(P<0.05)。
研究结论:
1、成功分离和培养了原代PMVEC,具有典型的内皮细胞形态,表达Ⅷ因子蛋白。
2、PMVEC的缺氧-复氧条件为缺氧12小时,然后复氧24小时。
3、同无包被组相比,多聚赖氨酸包被不能明显改善缺氧-复氧对PMVEC存活率的影响。
第二部分 异丙酚对肺微血管内皮细胞缺氧-复氧损伤模型的保护效果
研究目的:
本部分研究主要探讨了异丙酚对于PMVEC的保护作用,着重从异丙酚对PMVEC在对抗缺氧-复氧损伤带来的氧化效应、增殖损伤、细胞凋亡和细胞周期等方面进行较为全面的探讨。
研究方法:
1、检测异丙酚对大鼠PMVEC的剂量-毒性效应
2、细胞分组
3、CCK-8测定Propofol增殖保护的剂量依赖作用。
4、比色法测定上清液MDA浓度。
5、测定上清液中SOD酶活性。
6、PI-Annexin V染色测定异丙酚对缺氧-复氧导致大鼠PMVEC凋亡的保护作用。
7、PI染色测定异丙酚对缺氧-复氧改变大鼠PMVEC周期的影响。
研究结果:
1、异丙酚显示出对大鼠正常PMVEC的低毒性特性。
异丙酚浓度为375ug/mL~2500ug/mL时,细胞死亡率较少(P>0.05);当异丙酚浓度高达5000ug/mL、10000ug/mL时,PMVEC的死亡明显增加(P<0.05);说明异丙酚仅在高剂量时才显示出毒性,本研究中选择的浓度均低于2500ug/mL。
2、异丙酚对缺氧-复氧损伤的大鼠PMVEC增殖能力的保护作用
同正常PMVEC相比,缺氧-复氧处理抑制PMVEC增殖(P<0.05);62.5ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对缺氧-复氧损伤具有防护作用,具有明显高于损伤组的吸光度值(P<0.05)。
3、异丙酚减少了缺氧-复氧所导致的大鼠PMVEC高分泌的MDA
缺氧-复氧PMVEC分泌MDA的水平明显高于正常PMVEC(P<0.05);异丙酚浓度为125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL时处理的PMVEC分泌的MDA水平明显低于缺氧-复氧PMVEC(P<0.05)。
4、异丙酚减弱缺氧-复氧损伤大鼠PMVEC低水平分泌SOD的损害作用
同正常PMVEC相比较,缺氧-复氧处理下调了PMVEC分泌SOD的能力,SOD水平低于正常PMVEC(P<0.05);62.5ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对内皮细胞分泌SOD具有升高作用,差异显著(P<0.05)。
5、异丙酚降低缺氧-复氧损伤所致的大鼠PMVEC的凋亡
正常细胞凋亡很低,缺氧-复氧处理导致了大鼠PMVEC的凋亡,从(2.1±1.8)%上升至(32.1±4.8)%,明显高于正常对照组细胞(P<0.05);而125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚对于大鼠PMVEC具有保护作用,明显下降了缺氧-复氧所致的细胞凋亡(P<0.05)。
6、异丙酚对大鼠缺氧-复氧PMVEC的细胞周期影响
缺氧-复氧下调了大鼠PMVEC的S期细胞比例,从正常PMVEC的(47.6±8.4)%下降为(21.9±4.5)%(P<0.05);62ug/mL、125ug/mL、250ug/mL、500ug/mL浓度的异丙酚显著影响缺氧-复氧处理的PMVEC的细胞周期分布,表现为同损伤组相比,分布于S期的PMVEC比例依次升高(P<0.05);但对G1期、G2期细胞比例未见明显影响
研究结论:
1、异丙酚仅在高剂量时才显示出对正常PMVEC的毒性。
2、缺氧复氧是造成PMVEC损伤的原因,损伤的表现为抑制细胞增殖,提高细胞凋亡,减少DNA合成期细胞,造成氧化应激,增加脂质过氧化物MDA水平,下调自由基清除酶SOD水平。
3、异丙酚具有保护PMVEC的缺氧复氧损伤的作用,表现为恢复细胞增殖,减少细胞凋亡,增加DNA合成期细胞数量,减轻氧化应激水平,减少脂质过氧化物MDA水平,上调自由基清除酶SOD水平。
第三部分 异丙酚对肺微血管内皮细胞缺氧复氧损伤模型的保护机制研究
研究目的:
本研究中,我们拟使用异丙酚预处理,及PKC基因敲减或Nrf2基因敲减,共同作用于PMVEC,检测异丙酚是否可激发PMVEC胞内的HO-1提高,并且该进程是否由PKC-Nrf2通路介导。
研究方法:
1、构建具有对PKC或Nrf2基因进行敲减作用的shRNA慢病毒,并感染PMVEC,并采用实时荧光定量PCR法和免疫蛋白印迹法检测基因敲减效果。
2、细胞分组
3、CCK-8测定PKC或Nrf2基因敲减对异丙酚保护大鼠PMVEC的增殖影响
4、比色法测定上清液中MDA浓度,观察PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚下降内皮细胞上清中MDA水平的干扰能力。
5、测定细胞上清液中SOD酶活力,观察PKC基因敲减或Nrf2基因敲减干扰异丙酚的抗氧化能力。
6、PI-Annexin V染色测定PKC或Nrf2基因敲减对异丙酚防治细胞凋亡的干扰。
7、免疫蛋白印迹法检测HO-1水平变化,检测PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚保护细胞免于缺氧-复氧损伤中HO-1水平的影响
研究结果:
1、成功构建了具有PKC或Nrf2基因敲减作用的shRNA慢病毒,滴度分别为5×109TU/ml和5×108TU/ml,均能显著抑制PMVEC中对应基因的mRNA和蛋白水平;
2、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减抑制了异丙酚对缺氧-复氧损伤的大鼠PMVEC的增殖保护作用:
3、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减对异丙酚下降内皮细胞上清中MDA水平具有抑制作用:
4、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减减弱了异丙酚上调PMVEC上清中SOD水平的能力:
SOD水平是体现细胞清除氧自由基能力的重要参数,异丙酚可以提高PMVEC中的SOD水平,提高对氧自由基的清除能力,然而PKC基因或者Nrf2基因的抑制,下调了异丙酚提高细胞清除氧自由基的能力,表现为SOD水平显著降低(P<0.05),且Nrf2敲减组SOD水平几乎同缺氧-复氧损伤组相似。
5、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减降低了异丙酚对细胞凋亡的抵抗作用:
异丙酚对缺氧-复氧所导致的细胞凋亡具有抵抗作用,然而PKC基因或者Nrf2基因敲减后,异丙酚的这种抵抗细胞凋亡的作用出现了明显的下降,尤其是Nrf2敲减组,细胞凋亡水平同缺氧-复氧损伤组无统计学差异(P<0.05)。
6、PKC基因敲减或Nrf2基因敲减抑制了异丙酚对细胞HO-1蛋白水平的上调:缺氧-复氧处理导致了细胞HO-1蛋白水平代偿上调,异丙酚可以进一步增强
这种代偿作用,HO-1蛋白水平较缺氧-复氧损伤组明显增加,然而,PKC基因或者Nrf2基因敲减后,异丙酚的这种增强作用出现降低,HO-1蛋白水平下降明显(P<0.05)。
研究结论:
1、PKC敲低和NRF2敲低均可以抑制异丙酚的保护作用,包括抑制增殖、增加凋亡,增加MDA和下调SOD;与此同时,HO-1水平明显降低。
2、PKC/NRF2/HO-1通路是异丙酚保护缺氧复氧损伤PMVEC的机制之一。