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目的:肺血管内皮细胞功能障碍是急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)、慢性阻塞性肺病及肺动脉高压等肺部疾病的重要病理生理特征。研究发现,NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(Nod-like receptor pyrin domain-containing protein 3,NLRP3)炎症小体及其下游效应因子白介素(interleukin,IL)-1β和IL-18在肺炎、哮喘、ARDS等呼吸道疾病中起到关键作用。本研究通过脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)联合三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)建立人肺动脉内皮细胞(human pulmonary artery endothelial cells,HPAECs)炎症损伤模型以探讨胞内NLRP3炎症小体活化情况,应用乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)以研究ROS在NLRP3炎症小体活化过程中的作用,应用半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteine aspartic specific protease,caspase)-1特异性抑制剂z-YVAD-FMK以探索炎症小体活化对细胞凋亡的影响及其相关机制。方法:体外培养HPAECs,分为对照组、LPS(1、5、10μg/ml,5.5 h或11.5 h)+ATP(5 m M,0.5 h)组、LPS(1、5、10μg/ml,6 h)组、ATP(5 m M,0.5 h)组、NAC(10 m M,0.5 h)+LPS(1μg/ml,5.5 h)+ATP(5 m M,0.5 h)组、NAC组(10 m M,0.5 h)、z(2μM,0.5 h)+LPS(1μg/ml,11.5 h)+ATP(5 m M,0.5 h)组、z(2μM,0.5 h)组。细胞计数法(cell counting kit-8,CCK-8)测定细胞活力;酶联免疫吸附试验法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞培养上清中IL-1β及IL-18的含量;蛋白质印记法(western blot)评价胞内半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteine aspartic specific protease,caspase)-1、caspase-3、B细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2associated X protein,Bax)表达水平、核转录因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)及p38促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)蛋白磷酸化水平;2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酯(2’,7’-dichlorofluorescin diacetate,DCFH-DA)荧光探针标记法观察细胞内外ROS变化;Hoechst 33342染色法及膜联蛋白ⅴ-异硫氰酸荧光素/碘化丙啶(annexinⅴ-fluorescein isothiocyanate/propidium iodide,Annexinⅴ/PI)标记流式细胞术检测细胞凋亡。结果:1、不同浓度LPS(1、5、10μg/ml)单独作用6 h对HPAECs的活力无显著影响,LPS(1μg/ml)作用5.5 h联合ATP(5 m M)作用0.5 h后细胞活力下降至71.08%±0.88%,与对照组相比具有统计学差异(P<0.05);2、LPS+ATP组细胞培养上清中IL-1β及IL-18的含量分别为17.25±2.96 pg/ml和19.81±5.27pg/ml,较对照组(7.05±1.13 pg/ml和10.78±2.47 pg/ml)、LPS组(9.35±2.05 pg/ml和11.57±3.34 pg/ml)、ATP组(9.75±1.62 pg/ml和11.62±3.45 pg/ml)显著升高(P<0.05);LPS+ATP组caspase-1表达水平显著高于对照组、LPS组及ATP组(P<0.05);3、LPS+ATP组细胞内外ROS荧光强度分别为39.19±3.96和118.74±26.28,较对照组(9.8±1.24和28.5±9.32)、NAC+LPS+ATP组(15.39±4.78和65.26±13.76)和NAC组(15.29±3.4和45.76±10.37)显著升高(P<0.05);NAC+LPS+ATP组细胞培养上清中IL-1β及IL-18的含量分别为10.49±1.26 pg/ml和14.85±1.88 pg/ml,较LPS+ATP组(16.96±5.45 pg/ml和21.24±2.83 pg/ml)显著降低(P<0.05);NAC+LPS+ATP组caspase-1表达水平、NF-κB(p65)及p38MAPK磷酸化水平较LPS+ATP组显著降低(P<0.05);LPS+ATP组凋亡率为19.27%±5.29%,较对照组(7.54%±0.45%)显著升高(P<0.05),NAC+ATP+LPS组凋亡率为12.55%±1.29%,较LPS+ATP组显著降低(P<0.05);4、延长LPS作用时间后,LPS+ATP组细胞凋亡率为31.74%±7.75%,较对照组8.12%±0.75%显著升高(P<0.05),z+LPS+ATP组凋亡率为18.36%±4.67%,较LPS+ATP组显著降低(P<0.05);LPS+ATP组Hoechst 33342染色阳性率为21.43%±3.35%,较对照组(2.39%±0.75%)显著升高,z+LPS+ATP组阳性率为14.03%±2.55%,较LPS+ATP组显著降低(P<0.05);5、LPS+ATP组Bax/Bcl-2及caspase-3蛋白表达水平显著高于对照组(P<0.05),z+LPS+ATP组Bax/Bcl-2及caspase-3蛋白表达水较LPS+ATP组降低(P<0.05)。结论:LPS联合ATP激活HPAECs内NLRP3炎症小体、介导细胞凋亡与ROS水平升高密切相关。