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目的:香烟烟雾是引起慢性阻塞性肺疾病发生发展的一个非常重要的危险因素。近二十年来慢性阻塞性肺疾病的发生率明显增高,并且缺乏持续有效的治疗方法。香烟烟雾引起肺部急性和慢性炎症反应的分子机制仍不清楚。钙蛋白酶及其抑制剂calpeptin在与香烟烟雾相关的炎症性呼吸道疾病中的作用尚未见报道。本课题拟探讨钙蛋白酶μ-calpain、m-calpain在香烟烟雾暴露小鼠肺部及人支气管上皮BEAS-2B细胞中的表达及其调控机制,并研究钙蛋白酶抑制剂calpeptin对香烟烟雾引起呼吸道炎症反应的影响及分子机制的变化。方法:体内实验是将雄性BALB/c小鼠置于烟熏箱的上格,在烟熏箱下格每次点燃一支香烟,燃烧完全,间隔10分钟后再点燃下一支香烟,每日小鼠被动吸烟1支或5支香烟,每周5日,持续30日或90日,设置每日1支烟,持续90日组(CSI-3)、每日5支烟,持续30日组(CS5-1)、每日5支烟,持续90日组(CS5-3),构建小鼠全身暴露的香烟烟雾模型。calpeptin干预香烟烟雾暴露小鼠组的实施方法是:小鼠被动吸烟为每次1支、每日5支,每周5日,持续30日后,同时被动吸烟及接受腹腔注射0.2 mg/ml的calpeptin(0.2 ml/次,3次/周)60日。采用透射电镜和苏木精-伊红染色观察各实验组小鼠肺的形态学变化,间接免疫荧光法及激光共聚焦显微镜检测肺组织m-calpain的表达。Western blot检测肺组织m-calpain、μ-calpain及IκBα的表达水平。体外实验是分别利用1%CSE、2%CSE、4%CSE、8%CSE、16%CSE、32%CSE、64%CSE 的香烟烟雾提取物(CSE)处理人支气管上皮BEAS-2B细胞24小时,CCK-8实验检测细胞增殖抑制率,计算CSE的半数抑制浓度(IC50)。利用IC50浓度的CSE处理细胞 24 小时后,运用 1nM、5nM、25nM、50nM、75nM、100nM 的 calpeptin干预细胞24小时,提取细胞蛋白。运用Western Blot检测细胞m-calpain蛋白的表达,得到m-calpain蛋白表达水平最低时对应的calpeptin浓度为最有效浓度。采用最有效浓度的calpeptin干预IC50浓度的香烟烟雾提取物处理的BEAS-2B细胞24小时。倒置显微镜下观察BEAS-2B细胞加入香烟烟雾提取物、被calpeptin干预前后细胞的形态学变化,Western blot检测各实验组BEAS-2B细胞中m-calpain、μ-calpain 及 IκBα的表达水平。结果:1、小鼠被动吸烟每日5支、持续90日后,见肺血管内皮细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞及其线粒体、内质网肿胀,可见板层小体。线粒体内结构模糊,线粒体、内质网出现空泡样变,肺间质及肺泡腔见中性粒细胞(P<0.001)、嗜酸性粒细胞(P<0.001)、巨噬细胞浸润(P<0.01)及纤维素性渗出物,胶原纤维组织增生、沉积。支气管上皮增生、部分脱落,肺泡腔塌陷,肺毛细血管扩张、充血及出血。m-calpain(P<0.001)、μ-calpain(P<0.01)和 IκBα(P<0.01)在被动吸烟小鼠肺组织中的表达水平升高。2、CSE能够显著抑制BEAS-2B细胞的增殖,该作用呈剂量依赖性。半数抑制BEAS-2B细胞生长时的CSE浓度(IC50)是18.02%。m-calpain、μ-calpain和IκBα在18.02%的香烟烟雾提取物处理的BEAS-2B细胞中的表达水平升高(P<0.05)。3、calpeptin明显减轻香烟烟雾暴露每日5支、持续90日组小鼠肺组织肿胀的肺血管内皮细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞、线粒体及内质网,并产生自噬小体及自噬空泡。calpeptin减轻香烟烟雾暴露小鼠肺间质及肺泡腔内中性粒细胞(P<0.001)、巨噬细胞(P<0.01)、嗜酸性粒细胞的浸润(P<0.001),促进纤维素性渗出物的吸收,逆转肺间质纤维组织及支气管上皮增生和肺泡腔塌陷。m-calpain(P<0.001)、μ-calpain(P<0.001)和 IκBα(P<0.05)在calpeptin干预的被动吸烟小鼠肺组织中的表达水平均降低。不同浓度calpeptin干预18.02%CSE处理的BEAS-2B细胞24小时后,运用Western blot检测m-calpain的表达,得到m-calpain表达水平最低时对应的calpeptin浓度是50nM。18.02%CSE处理的BEAS-2B细胞经50nM calpeptin干预24小时后漂浮细胞的数量减少,细胞活力增加,BEAS-2B 细胞中 m-calpain(P<0.05)、μ-calpain(P<0.01)和IκBα(P<0.01)的表达水平均降低。结论:1、μ-calpain、m-calpain和IκBαa在被动吸烟小鼠肺组织中高表达,参与肺部炎症的发生,IκBα的表达水平呈烟雾暴露时间依赖性;2、μ-calpain、m-calpain和IκBα在香烟烟雾提取物处理的BEAS-2B细胞中高表达,参与抑制细胞增殖、产生炎症;3、calpeptin抑制μ-calpain、m-calpain及IκBα的表达,减轻香烟烟雾暴露小鼠肺部及体外BEAS-2B细胞的炎症。