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腹膜炎仍然是导致腹膜透析失败的主要原因。近年来,革兰氏阴性细菌所致的腹透相关性腹膜炎发生率显著上升。革兰氏阴性细菌产物脂多糖是诱导腹膜炎进展、腹膜纤维化的重要原因。TLR4是LPS的特异性受体,LPS与TLR4结合而发挥生物学作用。TLR4与其配体结合后激活多条信号通路而启动炎症信号瀑布效应。JAK/STAT是一条重要的细胞因子信号转导通路,在介导LPS诱导的炎症效应中有重要作用。LPS直接激活JAK/STAT信号通路,诱导IL1β、IL-6、MCP-1等促炎症细胞因子产生。LPS刺激巨噬细胞的一条早期信号即是活化STAY1。LPS诱导内源性IFN-β的生成,随后激活STAr-1α诱导CD40基因表达。STATs可上调脂多糖结合蛋白、MD-2等LPS信号分子提示STATs可能导致败血症时的炎症放大效应。过氧化物酶体增殖物活化受体-γ是核受体家族成员之一,参与调控脂质代谢、糖代谢、能量稳态、脂肪细胞和巨噬细胞分化等过程。近年报道PPAR-γ可通过抑制NF-κB、AP-1和STAT1等转录因子活性而发挥广泛的抗炎效应。PPAR-γ配体主要有天然和人工合成两大类,均可通过PPAR-γ依赖和非依赖性机制,从不同水平调控细胞内多条炎症信号转导途径。其中对促炎症介质基因的转录抑制是其抗炎效应的主要分子基础。我们已报道体外培养的大鼠腹膜间皮细胞结构性表达PPAR-γ,LPS刺激后其表达显著上调;PPAR-γ配体15d-PGJ2可显著抑制LPS介导的CD40mRNA和ICAM-1蛋白的表达,提示PPAR-γ可能通过负性调节炎症介质分泌而参与腹腔局部防御。然而,急性腹膜炎时,PPAR-γ配体对腹膜组织TLR4的表达有何影响?如何调节STAT信号通路及其炎症效应?体内腹膜间皮细胞是否亦表达PPAR-γ?PPAR-γ配体在体内外抗炎效应是否一致?这些问题的研究目前尚未见相关文献报道。因此,本研究拟从体外实验及体内实验角度探讨PPAR-γ激动剂干预腹膜透析相关性腹腔局部炎症的作用及其机制。
第一部分体外研究PPAR-γ激动剂对LPS诱导大鼠腹膜间皮细胞STAT1信号活化及其炎症效应的影响
(一)目的:
观察PPAR-γ激动剂对LPS诱导腹膜间皮细胞STAT1信号蛋白活化及其炎症效应的影响,初步揭示PPAR-γ激动剂调控腹膜间皮细胞分泌炎症介质的作用及机制。
(二)方法:
体外分离、培养第二代SD雄性大鼠腹膜间皮细胞,随机分组及干预因素如下:
1)对照组:培养基LPS组:培养基罗格列酮组:
分别在LPS刺激0min、15min、30min、60min、120min、24h后收获细胞,24h收获细胞上清液。用Westernblotting检测细胞p-STAT1、STAT1蛋白的表达;用ELISA法检测培养上清液IL-6蛋白分泌水平。
(三)结果:
LPS刺激15min后,大鼠腹膜间皮细胞p-STAT1蛋白表达明显升高,60min时其表达达高峰,持续至120min。罗格列酮组60min时p-STAT1表达明显下调,并持续至120min。GW9662特异性阻断PPAR-γ后,p-STAT1表达仍显著下调。15d-PGJ2组各时间点p-STAT1表达均明显下调。6W9662特异性阻断PPAR-γ后,p-STAT1表达仍下调。GW9662特异性阻断PPAR-γ前及阻断后,罗格列酮、15d-PGJ2均明显减少LPS诱导大鼠腹膜间皮细胞IL-6的分泌。
(四)结论:
1.罗格列酮和15d-PGJ2可显著抑制LPS诱导的大鼠腹膜间皮细胞STAT1信号分子活化而发挥抗炎效应。
2.罗格列酮和15d-PGJ2均可经PPAR-γ依赖性和非PPAR-γ依赖性途径发挥抗炎活性。
第二部分体内研究第一章PPAR-γ、TLR4表达及STAT1信号活化在LPS诱导大鼠腹膜透析相关性腹膜炎中的作用
(一)目的:
观察LPS诱导大鼠腹膜透析相关性急性腹膜炎中腹膜组织PPAR-γ、TLR4表达及STAT1信号活化与腹腔局部炎症的相关性,初步探讨LPS诱导大鼠腹膜透析相关性急性腹膜炎的发生机制。
(二)方法:
30只雄性SD大鼠随机分成5组,每组6只。对照组;LPS4h组;LPS8h组;LPS12h组;LPS24h组。一次性经腹腔注入LPS,在各时间点最后4h一次性经腹腔注入4.25%乳酸盐腹膜透析液,对照组仅注入腹膜透析液,各组透析液留腹4h。分别在相应时间点处死动物。留取腹水、肠系膜组织,于-80C°冻存待测各观察指标。用RT-PCR检测腹膜组织PPAR-γ、TLR4mRNA的表达;Westernblot检测腹膜组织PPAR-γ、TLR4、p-STAT1、STAT1蛋白的表达;免疫组织化学检测腹膜组织PPAR-γ的表达;ELISA法检测腹水IL-6蛋白的水平。常规腹膜组织Masson染色和腹水白细胞计数。
(三)结果:
免疫组织化学显示大鼠腹膜间皮细胞结构性表达PPAR-γ。LPS作用后,4h组大鼠腹膜组织PPAR-γmRNA表达显著下降,8h组明显升高,12h组及24h组PPAR-γmRNA表达减弱,与对照组相比差异无显著性。PPAR-γ蛋白表达在4h明显升高,并持续高表达至24h。TLR4mRNA及蛋白表达在4h明显升高,并持续高表达至24h。LPS刺激不同时间点大鼠腹膜组织PPAR-γ与TLR4蛋白表达呈正相关。LPS刺激4h后p-STAT1表达明显升高,其后高表达持续至24h;LPS作用4h、8h时大鼠腹水中IL-6浓度显著增多,12h后其浓度接近对照组水平。壁层腹膜石蜡切片Masson染色可见LPS作用不同时间组腹膜组织明显水肿;各组间腹水白细胞计数无显著性差异。
(四)结论:
1.大鼠腹膜组织结构性表达PPAR-γ。
2.LPS可显著诱导大鼠腹膜组织PPAR-γ、TLR4mRNA及蛋白高表达。
3.PPAR-γ与TLR4蛋白表达呈正相关。
4.LPS可激活大鼠腹膜组织STAT1信号蛋白,诱导炎症效应。
5.PPAR-γ、TLR4表达及STAT1信号蛋白活化参与LPS诱导的腹腔局部炎症过程。
第二章PPAR-γ激动剂对急性腹膜透析相关性腹膜炎鼠PPAR-γ、TLR4表达及STAT1信号活化的影响
(一)目的:
观察PPAR-γ激动剂对LPS诱导大鼠腹膜透析相关性急性腹膜炎中PPAR-γ表达、TLR4表达、STAT1活化及腹腔局部炎症的影响,体内进一步探讨PPAR-γ激动剂抑制腹膜透析相关性急性腹膜炎的作用及机制。
(二)方法:
24只雄性SD大鼠,随机分成4组,每组6只。对照组;LPS组;罗格列酮预处理组;15d-PGJ2预处理组。其中罗格列酮(20mg/kg·d灌胃)、15d-PGJ2,在注入LPS4h后一次性经腹腔注入4.25%乳酸盐腹膜透析液(90ml/kg),对照组仅注入腹膜透析液,各组透析液留腹4h,8h后处死动物。留取腹水、肠系膜组织-80C°冻存待测。用RT-PCR检测腹膜组织PPAR-γ、TLR4mRNA的表达;Westernblot检测腹膜组织PPAR-γ、TLR4、p-STAT1、STAT1蛋白的表达;ELISA法检测腹水中IL-6浓度。常规腹膜组织Masson染色和腹水白细胞计数。
(三)结果:
与对照组比较,LPS组大鼠腹膜组织PPAR-γ、TLR4mRNA及蛋白表达显著增强;罗格列酮组PPAR-γ、TLR4mRNA表达显著高于LPS组,但其蛋白表达显著降低;15d-PGJ2组PPAR-γmRNA及其蛋白表达显著降低,TLR4mRNA表达显著增强,但其蛋白表达降低。罗格列酮、15d-PGJ2均明显上调LPS诱导的p-STAT1表达。LPS组大鼠腹水IL-6浓度显著高于对照组,罗格列酮组腹水IL-6浓度显著低于LPS组。15d-PGJ2预处理组IL-6分泌有减少的趋势,但与LPS组相比,未达统计学意义。罗格列酮、15d-PGJ2均明显减轻LPS诱导的大鼠腹膜组织水肿。各组间腹水白细胞计数无显著性差异。
(四)结论:
1.罗格列酮显著上调LPS诱导的大鼠腹膜组织PPAR-γmRNA表达,下调其蛋白表达;15d-PGJ2则下调PPAR-γmRNA及蛋白的表达。
2.罗格列酮、15d-PGJ2均显著上调LPS诱导的急性腹膜炎鼠腹膜组织TLR4mRNA的表达,下调其蛋白表达。
3.罗格列酮、15d-PGJ2均可显著上调LPS诱导的大鼠腹膜组织p-STAT1表达,其意义有待进一步探讨。
4.罗格列酮可明显减少LPS诱导的大鼠腹膜组织分泌炎症因子IL-6:罗格列酮、15d-PGJ2均可明显减轻炎症状态时的腹膜水肿,提示两者可能在CAPD相关性腹膜炎治疗中发挥积极效应。
全文总结:
1.PPAR-γ激动剂罗格列酮和15d-PGJ2可抑制LPS诱导的大鼠腹膜炎症反应;
2.罗格列酮和15d-PGJ2可能通过调控LPS介导的STAT1信号蛋白活性而发挥抗炎效应;
3.罗格列酮和15d-PGJ2在体内外对STAT1信号分子的调控方式不同,其意义有待进一步研究;
4.罗格列酮和15d-PGJ2可经PPAR-γ依赖性和非PPAR-γ依赖性途径发挥抗炎活性。