PDGFRα信号通路在SIP合胞体发育和表型维持过程中的作用研究

来源 :中国人民解放军空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zuoluo1314
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背景:胃肠道广泛分布着两种间质细胞:Cajal间质细胞(Interstitial cells of Cajal,ICC)和血小板衍生因子受体α阳性细胞(platelet-derived growth factor receptorα-positive cells,PDGFRα+cells)。在胃肠道中,ICC参与慢波节律的形成与传播,同时在胃肠神经递质传递过程中也发挥着至关重要的作用。和ICC相似,PDGFRα+细胞也参与胃肠神经递质传递过程。二者相互毗邻并密切伴行,在胃肠道肌层中形成网络结构,共同参与调节平滑肌收缩和舒张运动。因此,由平滑肌细胞(Smooth muscle cells,SMC)、ICC以及PDGFRα+细胞共同构成的功能性合胞体亦被称之为SIP合胞体(SMC–ICC–PDGFRα+cell syncytium,SIP syncytium),而三者因此也被称之为SIP细胞(SIP cells)。SIP细胞不仅仅构成功能性合胞体,三者在发育过程中也关系密切。许多研究表明,在胚胎期ICC和平滑肌细胞起源于同一前体细胞,而阻断ICC标记分子c-Kit可以导致胃肠道ICC发育障碍,并且细胞表型向平滑肌转变。但是目前尚不清楚PDGFRα+细胞与平滑肌细胞之间以及ICC与PDGFRα+细胞之间在形态发育过程中的关系。c-Kit是酪氨酸激酶受体,在成年胃肠道中c-Kit主要分布于ICC中,成为ICC的标记分子,同时对ICC的发育以及功能维持具有重要作用。而PDGFRα也是酪氨酸激酶受体家族的重要成员,在成年胃肠道中PDGFRα主要分布于PDGFRα+细胞上,成为PDGFRα+细胞的标记分子。但是目前尚不清楚PDGFRα在PDGFRα+细胞发育过程中所起的作用。有研究表明,当c-Kit和PDGFRα共表达时,PDGFRα可以通过稳定c-Kit信号通路下游关键分子ETV1,进而对c-Kit信号通路具有正性调控作用。在成年动物胃肠道中,有少量细胞共表达c-Kit和PDGFRα,其中包括3%-5%ICC和35%-44%ICC前体细胞。在出生后,ICC前体细胞是再生ICC的主要来源,在维持ICC网络细胞数目和功能稳定中发挥重要作用。但是,目前尚不清楚PDGFRα在ICC前体向ICC分化成熟过程中所起的作用。同时还有研究表明,在胚胎期ICC和纵行平滑肌共同前体细胞也表达PDGFRα,而阻断PDGFRα可以导致纵行平滑肌发育延迟。随着发育成熟,胃肠道PDGFRα表达逐渐下调,并主要分布在PDGFRα+细胞。PDGFRα信号通路在出生后是否依然参与调节胃肠道纵行平滑肌细胞的发育,目前也尚不清楚。研究目的:针对以上问题,我们计划通过(1)使用PDGFRs选择性阻断剂Crenolanib,在不同阶段阻断小鼠胃肠道PDGFRα信号通路,进而观察SIP合胞体形态变化,以此从形态学上探究PDGFRα信号通路在SIP合胞体发育以及表型维持过程中的作用;(2)进一步检测经选择性阻断剂Crenolanib干预后对SIP合胞体功能蛋白表达、细胞增殖、凋亡以及功能的影响,从而从分子生物学水平、细胞行为学水平以及功能学水平上探究PDGFRα信号通路在SIP合胞体发育以及功能维持过程中的作用。方法:(1)根据给予选择性阻断剂Crenolanib的起止时间,将实验组小鼠分为P10实验组、P15实验组、P20实验组和P70实验组。其中P10实验组小鼠从出生第0天开始连续10天给予Crenolanib直至P10;P15实验组小鼠从出生第0天开始连续15天给予Crenolanib直至P15;P20实验组小鼠从出生第10天开始连续10天给予Crenolanib直至P20;P70实验组小鼠从出生第50天开始连续20天给予Crenolanib直至P70。P15实验组Crenolanib给药剂量为7.5 mg(kg·day)-1,其余实验组给药剂量为5mg(kg·day)-1。所有实验组均通过灌胃方式给予Crenolanib。各实验组所对应的同龄对照组则通过灌胃方式给予同等体积的生理盐水。(2)对各组小鼠近端结肠冰冻切片以及全层铺片进行免疫荧光染色,以此研究Crenolanib对SIP合胞体发育形态、增殖、凋亡的影响。(3)采用Western blotting技术,研究Crenolanib对SIP合胞体功能蛋白表达水平的影响。(4)采用排珠实验来检测实验组及对照组动物结肠排珠时间,以此分析结肠动力变化情况,进而探究Crenolanib对SIP合胞体功能的影响。结果:(1)从P0开始每天给予5 mg(kg·day)-1 Crenolanib,连续十天,纵行肌内PDGFRα+细胞(PDGFRα+-LM)和肌间神经丛内PDGFRα+细胞(PDGFRα+-MY)的数目明显减少,但是对环行肌内PDGFRα+细胞(PDGFRα+-CM)影响不大。同时Crenolanib还导致P10实验组结肠纵行肌层厚度变薄,环行肌层厚度无明显变化;与P10对照相比,P10实验组小鼠环行肌内ICC(ICC-CM)、肌间神经丛内ICC(ICC-MY)以及纵行肌内ICC(ICC-LM)数目变化并不明显。(2)将Crenolanib用药剂量增加到7.5 mg(kg·day)-1,用药时间延长至15天,结果显示,与P15对照组相比,P15实验组结肠PDGFRα+-CM、PDGFRα+-LM、PDGFRα+-MY数目均显著减少,其中PDGFRα+-LM减少最为明显;同时ICC-CM、ICC-MY、ICC-LM细胞数目也减少;差异具有统计学意义。(3)和P20对照组相比,P20实验组结肠PDGFRα+-LM细胞数目明显减少,PDGFRα+-CM、PDGFRα+-MY以及所有ICC亚型细胞数目均无明显变化。和P70对照相比,P70实验组结肠PDGFRα+-LM细胞数目明显减少。同时予以Crenolanib干预还导致P70实验组结肠内部分PDGFRα+-CM、PDGFRα+-MY、PDGFRα+-LM细胞表型向平滑肌转变。(4)Crenolanib干预可以降低平滑肌细胞、ICC以及PDGFRα+细胞的功能性蛋白的表达水平。Crenolanib干预并不影响PDGFRα+细胞增殖和凋亡活动。Crenolanib干预还可以导致结肠排珠时间明显延长,即导致结肠传输速率延迟。结论:选择性阻断剂Crenolanib可以抑制SIP细胞,尤其是PDGFRα+细胞的发育,提示SIP细胞的发育均有赖于PDGFRα信号通路,以PDGFRα+细胞的依赖程度最高。同时,不同PDGFRα+细胞亚型对Crenolanib的敏感性不同,其中PDGFRα+-LM敏感性最高,提示PDGFRα+细胞对PDGFRα信号通路的依赖存在亚型差异。而随着发育成熟PDGFRα+细胞对Crenolanib的敏感性下降,进一步提示PDGFRα+细胞对PDGFRα信号通路的依赖随着发育成熟逐渐下降。然而PDGFRα信号通路在成年阶段却依然参与维持PDGFRα+细胞的细胞表型;而阻断PDGFRα信号通路导致PDGFRα+细胞表型向平滑肌转变,提示PDGFRα+细胞与ICC相似均起源于平滑肌细胞前体细胞,即SIP细胞具有共同前体细胞。Crenolanib可以导致结肠传输速率减慢,提示阻断PDGFRα信号通路可以影响到SIP合胞体的功能进而引起结肠动力异常,而SIP合胞体功能蛋白表达下调可能是导致SIP合胞体功能异常的分子基础。
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