TRAF1在幽门螺杆菌致病中的作用及分子机制研究

来源 :中国人民解放军军事医学科学院 解放军军事医学科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LOVE85954709
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幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H. pylori)作为第Ⅰ类致癌因子,感染了全球约50%的人口,是导致慢性活动性胃炎、消化性溃疡、胃粘膜相关淋巴样组织(MALT)淋巴瘤和胃腺癌的主要病因。大量的流行病学资料和实验研究表明,幽门螺杆菌感染在胃腺癌等相关疾病的发生发展中起着重要的作用,但具体的机制仍不是很清楚。肿瘤坏死因子受体相关因子1( tumor necrosis factor receptor-associated factor1,TRAF1)是肿瘤坏死因子受体相关因子蛋白家族的一个成员,已知它在动脉粥样化、淋巴瘤和某些实体瘤中异常表达,但它在幽门螺杆菌相关胃腺癌中的作用研究鲜有报道。本论文的研究目的即阐释TRAF1在幽门螺杆菌相关胃腺癌中的作用及相关的分子机制。  首先,我们在体外培养的胃上皮细胞系中和小鼠胃组织中发现幽门螺杆菌感染能够导致TRAF1显著的上调表达。我们利用三种常见的胃上皮细胞系,即AGS, SGC7901和GES-1,经细胞培养并感染幽门螺杆菌后,在mRNA和蛋白水平均能够检测到TRAF1显著的上调表达,其中TRAF1在AGS细胞中的上调表达最显著。在不同感染时间和不同感染量的条件下,发现TRAF1的表达变化与幽门螺杆菌感染时间和感染量之间存在时间和剂量的依赖关系,进一步证明幽门螺杆菌感染能够导致TRAF1的上调表达。将幽门螺杆菌感染C57BL/6小鼠(共8只),2周之后取小鼠胃组织,与对照组(共8只)相比,同样也能够检测到 TRAF1明显的上调表达。上述结果表明,幽门螺杆菌感染在体外和体内均能够引起TRAF1显著的上调表达。  其次,我们证实了NF-κB是幽门螺杆菌感染诱导TRAF1表达上调的重要的转录因子。TRAF1的启动子区域含有转录因子NF-κB和AP-1结合位点,为了阐明幽门螺杆菌感染是通过激活哪种转录因子诱导TRAF1的表达,我们分别转染NF-κB活性亚基p65及AP-1活性亚基c-Jun的过表达质粒,发现p65能够非常显著的引起TRAF1的上调表达,而c-Jun对TRAF1的上调表达作用并不明显。为了进一步证明该结论,我们利用荧光素酶报告实验,发现过表达p65时,能够检测到TRAF1启动子调控的荧光素酶活性明显增强,而将NF-κB结合位点突变后,其荧光素酶活性明显减弱,而过表达c-Jun以及将AP-1的结合位点突变后,其荧光素酶报告活性并无明显变化。另外,我们在幽门螺杆菌感染时分别添加这两种转录因子的激活抑制剂,发现NF-κB活性被抑制后,TRAF1的表达显著下降,而AP-1活性被抑制后,TRAF1的表达并没有明显变化。以上结果充分表明幽门螺杆菌感染主要是通过激活NF-κB的转录活性从而诱导TRAF1的上调表达。  第三,我们分析了幽门螺杆菌重要的毒力因子 CagA在幽门螺杆菌诱导TRAF1表达上调过程中所起的作用。为了研究幽门螺杆菌毒力因子与诱导TRAF1上调表达的关系,我们分别构建了幽门螺杆菌cagA,vacA和cagE毒力基因缺失突变株,通过免疫荧光和免疫印迹方法,证明cagE基因缺失突变株影响CagA向宿主细胞的注入。通过mRNA和蛋白水平分析比较,与野生株相比, cagA和cagE的毒力基因缺失突变株对NF-κB的激活作用和TRAF1的表达上调作用明显减弱;而vacA的缺失突变株对NF-κB的激活和TRAF1的表达上调没有明显影响,这说明CagA在其中可能起着重要的作用。为了进一步证明该结论,我们在不同的感染时间分别检测TRAF1的表达变化,敲除cagA的菌株对TRAF1的诱导表达变化在感染时间4h,8h,12h和24h时均明显低于野生株。细胞转染与菌株同源的CagA过表达质粒,发现单独表达CagA确实能够引起TRAF1的表达上调。以上说明,CagA在幽门螺杆菌诱导激活NF-κB进而引起TRAF1表达上调过程中起到了重要的作用。  第四,我们研究发现了TRAF1的上调表达能够抑制幽门螺杆菌感染导致的胃上皮细胞凋亡,并且能够增加细胞的生存能力。通过对幽门螺杆菌感染的AGS和SGC7901细胞存活检测(MTS),当转染空载体对照时,两种细胞感染幽门螺杆菌后随着感染时间的延长,细胞的生存能力明显减弱;但当转染TRAF1表达载体后,两种细胞在幽门螺杆菌感染时间24h和48h时,其生存能力明显增加。而当利用干扰RNA(siRNA)技术将TRAF1的表达敲低之后,幽门螺杆菌感染的AGS和SGC7901细胞存活能力大大下降,这说明TRAF1能够增加细胞的生存能力。我们利用流式细胞分析的方法分析了 TRAF1对幽门螺杆菌感染的AGS细胞凋亡的影响,结果表明,与转染空载体的细胞相比,转染TRAF1的细胞能够显著的抑制幽门螺杆菌感染引起的细胞凋亡,利用免疫印迹方法检测发现与凋亡相关的Caspase-9,8,3的活性也受到抑制。而当敲低 TRAF1的表达之后,检测到与凋亡相关的Caspase-9,8,3的活性进一步增强,幽门螺杆菌感染引起的AGS细胞凋亡也进一步增强,这说明,TRAF1的上调表达具有抑制幽门螺杆菌感染导致胃上皮细胞凋亡的作用。  第五,我们探索了TRAF1抗凋亡的分子机制。我们检测到,幽门螺杆菌感染不仅能够引起 TRAF1的表达上调,同样也可以诱导 TRAF2,cIAP1,cIAP2的表达上调。应用免疫共沉淀的方法,利用 TRAF1或 TRAF2抗体均能够沉淀到与之相互作用的其它三个蛋白,而且在幽门螺杆菌感染情况下,与未感染细胞相比,TRAF1与TRAF2,cIAP1,cIAP2形成复合物的量是明显增加的,这说明幽门螺杆菌感染诱导了 TRAF1,TRAF2,cIAP1和 cIAP2的上调表达并且促进了TRAF1介导的凋亡抑制复合物的形成,这可能是TRAF1抗凋亡的一种机制。为了进一步证明这个结论,我们利用特异性的干扰siRNA片段敲低了TRAF2,cIAP1和cIAP2的内源表达,然后检测对细胞凋亡的影响,结果表明,当同时敲低 TRAF2,cIAP1和 cIAP2的内源表达时,TRAF1对幽门螺杆菌感染引起的Caspase-8和Caspase-3的活性抑制作用明显减弱,即细胞凋亡作用明显增强,这进一步说明了TRAF1是通过与TRAF2,cIAP1和cIAP2形成凋亡抑制复合物从而抑制了幽门螺杆菌感染引起的细胞凋亡。  另外,我们发现幽门螺杆菌感染能够显著的抑制TRAF1蛋白的裂解。在凋亡诱导剂存在情况下,我们在幽门螺杆菌不同感染时间和不同感染剂量时检测TRAF1的裂解情况,结果表明,与未感染细胞相比,感染幽门螺杆菌4h后,TRAF1的裂解明显减少,即TRAF1的裂解受到抑制。在细胞与细菌比例1:50-1:500时,同样观察到 TRAF1裂解的减少,而且 TRAF1裂解的抑制随着幽门螺杆菌感染量的增加而逐渐增强。我们又检测了Caspase-8酶的活性,与之对应地,Caspase-8酶的活性也是受到抑制的,这说明在凋亡诱导剂存在时,幽门螺杆菌感染能够抑制 Caspase-8酶的活性,从而抑制 TRAF1的裂解。为了检测幽门螺杆菌毒力因子CagA是否参与了抑制TRAF1的裂解,我们利用野生株和构建的cagA,vacA和 cagE基因缺失突变株在不同感染时间和不同感染剂量时比较分析 TRAF1的裂解情况,结果表明,在感染6h和12h时,与野生株相比,cagA和cagE的缺失突变株对TRAF1裂解的抑制作用明显减弱,而vacA缺失突变株对TRAF1裂解的抑制作用并没有明显变化。在细胞与细菌比例1:100-1:500时,同样观察到cagA和cagE的缺失突变株对TRAF1裂解的抑制作用明显减弱。与之对应地, cagA和cagE的缺失突变株对Caspase8酶的抑制作用也明显减弱,而vacA的缺失株 Caspase8酶的抑制作用没有明显影响,这说明 CagA在幽门螺杆菌抑制TRAF1裂解过程中起着重要的作用。  总之,我们的论文报道了TRAF1在幽门螺杆菌感染过程中起到的重要的抗凋亡作用及相关分子机制。研究表明,幽门螺杆菌感染不仅能够引起TRAF1的表达上调,而且能够抑制TRAF1的裂解,这个过程主要依赖于毒力因子CagA。幽门螺杆菌对TRAF1的这种异常调节能够抑制幽门螺杆菌感染导致的胃上皮细胞凋亡,增加感染细胞的生存能力,这将有利于幽门螺杆菌的长期感染并保护幽门螺杆菌感染细胞的长期存活,从而增加幽门螺杆菌感染胃上皮细胞发生胃腺癌的风险。
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