Hedgehog信号通路与慢性肝损伤后肝再生的调控

来源 :中国中医药信息 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Liu234449171
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:目的 初步探讨小肝细胞样祖细胞增殖过程中Hedgehog信号通路的表达及其变化。方法 按Gordon’s方案,Fisher344大鼠腹腔注射倒千里光碱后,择期行部分肝切除术诱导小肝细胞样祖细胞的增殖,反转录聚合酶链反应、实时荧光定量PCR及免疫组化等方法检测原代再生细胞均浆中Hedgehog信号通路相关成分在不同时间点的表达,并以同期正常大鼠原代肝细胞作对照。结果 小肝细胞样祖细胞增殖过程中Hedgehog信号通路多种成分表达,其中IHH、PTCH、Smo、Gli1、Gli2、Gli3 mRNA持续表达并呈动态变化,SHH表达阴性。信号分子IHH,以及反映通路活动状态的3个标志(PTCH,Gli1,Gli3)在同一时间点与对照组之间差异有统计学意义,在实验组内不同时间点之间差异也有统计学意义(均P<0.001),时间与处理组之间有交互效应。免疫组化证实PTCH、Gli1在蛋白水平的表达。结论 Hedgehog信号通路在小肝细胞样祖细胞增殖过程中持续激活,可能是调控慢性肝损伤后肝再生的一条新的重要的信号通路。
  关键词:Hedgehog信号通路;小肝细胞样祖细胞;肝再生;大鼠
  DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2013.05.014
  中图分类号:R363 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2013)05-0038-05
  哺乳动物肝脏存在两类具有干细胞潜能的细胞亚群,卵圆细胞和小肝细胞样祖细胞(small hepatocyte-like progenitor cells,SHPCs),在特殊病理条件下,可以通过分化与增殖,实现肝再生[1-2]。早期的研究证实,SHPCs再生呈一种弥漫分布,持续增殖的过程。但迄今关于这类细胞的起源、特点及调控机制等仍不完全明了[3-4]。有实验分析原代SHPCs基因表达序列,发现
  通讯作者:蔡毅东,E-mail:[email protected]
  有Hedgehog信号通路(hedgehog signaling pathway HH)成分IHH、PTCH的表达[5-6]。HH由于存在天然植物阻断剂,且已有研究证实HH通路阻断可有效抑制多种肿瘤细胞的增殖,促进凋亡,如皮肤基底细胞癌、胰腺癌等[5-7],因此,研究HH阻断对慢性肝损伤后肝再生的影响,开发具有HH阻断效应的中药同类物或类似物,对未来中医药治疗肝病具有一定的现实意义。因此,本课题持续检测了不同时间点HH多种成分(IHH、SHH、PTCH、Smo、Gli1、Gli2、Gli3)的表达,并从基因及蛋白水平分析信号分子IHH和反映HH活动状态的3个指标(PTCH、Gli1、Gli3)的表达及变化,初步探讨HH在肝损伤及肝再生过程中的作用,以期为进一步开发中药提供实验数据。
  1 材料与方法
  1.1 动物与分组
  雄性SPF级Fisher344大鼠56只,鼠龄5周,体质量(70±10)g,上海斯莱克实验动物有限公司提供,动物许可证号:SCXK(粤)2003-0002,在南方医院动物实验中心SPF级饲养室进行喂养与实验。动物饲养条件:温度22~25 ℃,湿度(50±5)%,标准的12 h光照/12 h黑暗节律,标准饲料喂养,自由饮水。所有实验操作遵循南方医科大学实验动物操作条例。
  适应性喂养1周后,将实验大鼠随机分为实验组,即倒千里光碱联合部分肝切除组35只,正常对照组21只。
  1.2 药物与试剂
  倒千里光碱、collagenase Ⅳ购自美国Sigma公司,Williams’E medium购自美国Gibco公司,EDTA溶液购自D-Hanks公司;Trizol购自美国Invirtogen公司,反转录反应体系购自加拿大Fermentas公司,聚合酶链反应(PCR)体系购自美国PABI公司,实时荧光定量PCR预混合反应液购自美国ABI公司;IHH羊多克隆抗体、PTCH兔多克隆抗体、Gli1羊多克隆抗体,以及HRP标记的兔抗羊和羊抗兔多克隆二抗均购自美国Santa Cruz公司。
  1.3 肝再生实验
  按照Gordon’s方案[3-4],实验组大鼠于鼠龄第6周末腹腔注射倒千里光碱(30 mg/kg)1次,第8周重复给药1次,同期正常对照组以等体积生理盐水代替。第2次给药后5周(第13周),实验组行经典的Higgins-Anderson 2/3部分肝切除术,正常对照组予模拟手术,以校正可能由手术刺激、麻醉药物的使用等引起的变化[2]。实验过程中未出现给药和手术引起的大鼠死亡。
  2组大鼠分别在肝切除术后第2、3、4、7、14、21、30日麻醉后处死,每次分别处死3~5只。结扎切除尾状叶后原位分离肝脏用于原代肝细胞的制备;切取0.5 cm×0.5 cm×0.2 cm大小的尾状叶组织3~5块放入10%多聚甲醛固定,24 h后石蜡包埋用于免疫组化分析。
  1.4 原代肝细胞小肝细胞样祖细胞的分离与制备
  肝组织分离及原代肝细胞制备参照文献[8-9]方法,结扎切除尾状叶后,原位分离肝脏,以350 mL温EDTA溶液(37 ℃)经腹主动脉以35 mL/min流速灌注,灌注液通过离断的腔静脉自然排出。继以38 ℃ Ca2+-enriched HBSS溶解的0.05% collagenase Ⅳ溶液以同样速率灌注10 min,当肝被膜与实质分离后,以4 ℃ Williams’E medium 150 mL按150 mL/min 流速灌注1 min后,将肝脏组织置入无菌研钵,切碎被膜,以150 ?m、厚孔径80 ?m不锈钢滤网过滤肝实质成分,所得细胞以4 ℃ Williams’E medium 冲洗后,通过梯度离心,得到富集SHPCs的细胞成分。离心条件:低温离心50 g×1 min×3次,得到富集的原代肝细胞;实验组弃掉片状沉淀,继续以150 g×5 min×3次离心上清成分,得到富集原代SHPCs的产物[8]。所得原代细胞加入细胞保存液用于PCR、实时荧光定量PCR、Western-blot测定,或置入-80 ℃低温冰箱保存备用。   1.5 反转录聚合酶链反应
  反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测不同时间点原代细胞提取物中多种分子标志的表达。引物序列见表1、表2。测定使用ABI RT-PCR反应系统(ABI7000,美国),操作按设备标准操作程序及相关试剂盒的说明进行。Trizol提取总RNA,3 ?g的总RNA加入到20 ?L反转录反应体系中反转录生成cDNA,然后取5 ?L的cDNA加入到20 ?L的PCR反应体系中进行扩增。反应条件:93 ℃、5 min;94 ℃、30 s,54 ℃、45 s,72 ℃、60 s,35个循环;72 ℃、10 min。反应完成后进行琼脂糖凝胶电泳。剩余的cDNA置于-20 ℃保留备用。
  1.6 实时荧光定量聚合酶链反应
  采用半定量荧光探针法实时荧光定量PCR分析不同时间点IHH、PTCH、Gli1、Gli3的表达。实时荧光定量PCR引物与荧光探针序列见表3。实验采用PE 7000全自动荧光定量PCR仪(美国Perkin Elmer公司)并按照标准操作程序进行测定。反转录合成cDNA的步骤同RT-PCR,定量分析以5 mL cDNA及引物和探针加入PCR预混合反应液中进行反应,反应条件为:93 ℃、3 min;93 ℃、45 s,55 ℃、1 min,共40循环。反应结束后,电脑自动分析计算结果。以GAPDH为内参,每个样本重复测量3次,结果以2-△△CT值表示基因表达的相对值,最终结果以3个样本测定结果的平均值作为相应时间点的测定值。
  1.7 信号分子IHH和通路激活标志PTCH、Gli1的表达测定
  常规免疫组化及Western-blot检测肝组织切片信号分子IHH和通路激活标志PTCH、Gli1的表达,方法参照文献[6,10-12]方法。免疫组化所用IHH羊多克隆抗体、PTCH兔多克隆抗体、Gli1羊多克隆抗体均按1∶50稀释,HRP标记的兔抗羊和羊抗兔多克隆二抗1∶1 000稀释后进行反应,阴性对照加入0.01 mol/L的PBS。
  1.8 统计学方法
  采用2组重复测量的方差分析,对IHH,PTCH,Gli1、Gli3在2组间不同时间点的表达进行比较。利用SPSS13.0统计软件进行数据处理与统计分析。P<0.05表示差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 原代小肝细胞样祖细胞提取物Hedgehog信号通路表达及其他分子标志
  RT-PCR分析SHPCs增殖早、中、晚期(术后第4、14、30日)的原代SHPCs的基因表达特征,结果显示:①SHPCs增殖过程中,IHH、PTCH mRNA持续表达,而SHH阴性;②原代SHPCs提取物中尚有其他多种分子标志的表达[13-14],如卵圆细胞标志OV6、肝管系统标志细胞角蛋白19(CK19)、肝细胞标志CK18、肝星状细胞标志α-SMA,以及肝细胞生长因子/c-Met通路成分HNF3b、HNF4α等,提示提取物存在一定的异质性。
  持续检测SHPCs增殖过程中(术后第2、3、4、7、14、21、30日)HH各相关成分,发现有IHH、PTCH、Gli1、Gli2、Gli3 mRNA的持续表达,Smo呈低表达,同样没有发现SHH表达。
  2.2 小肝细胞样祖细胞增殖过程中Hedgehog信号通路激活情况
  为进一步明确HH在肝再生过程中的激活情况,采用半定量实时荧光定量PCR的方法检测了HH的信号分子IHH,通路激活标志PTCH、Gli1和通路沉寂标志Gli3在不同时间点的表达。结果显示,SHPCs增殖过程中,4个指标在同一时间点与正常对照组之间(除了IHH在第21、30日,PTCH、Gli3在第2日),以及实验组内不同时间点之间,均存在统计学差异(P均<0.001);且在时间与处理组之间存在交互效应(见表4~表7、图1)。
  图1 实时荧光定量PCR检测SHPCs增殖过程中
  IHH、PTCH、Gli1和Gli3的表达
  2.3 肝再生时Hedgehog信号通路蛋白水平的表达
  免疫组化和Western-blot方法检测了信号分子IHH和通路激活标志PTCH和Gli1的表达情况,结果显示:①SHPCs增殖过程中,PTCH呈持续高表达,在术后第30日的肝组织切片中仍可看到大量棕黄色胞膜、胞浆染色的细胞弥漫存在于肝实质中,但IHH表达阴性;②Gli1呈弱的非特异性胞浆或胞核染色,难以明确证实其表达;③Western-blot未能发现3者的阳性条带。
  3 讨论
  SHPCs增殖呈一种慢性持续的过程,与临床慢性肝损伤有很大的相似性[1,3-4]。早期研究发现这类细胞是一组非卵圆细胞、非胆管细胞,可能为成熟肝细胞来源的干细胞亚群[1,15-16]。但迄今为止,关于SHPCs,在以下几个方面仍未得到完全的阐明:①组织学起源及解剖学定位,即肝内组织、细胞来源的“niche”;②特征性的细胞生物学标志,尤其是特异的分子标志或基因/蛋白表达图谱;③参与调控SHPCs增殖的机制及信号通路。
  由于SHPCs呈弥漫分布、持续增殖的再生动力学特点,本实验以之作为慢性肝损伤后持续肝再生的模型,寻找肝再生过程中可能存在的一条或若干条持续激活的信号通路[13-14,7]。基因序列的分析提示,在胚胎肝脏发育过程中起重要作用的HH可能在SHPCs增殖过程中仍发挥一定的作用。进一步的检测发现除SHH外,HH多种成分(IHH、PTCH、Smo、Gli1、Gli2和Gli3)持续表达。信号分子IHH、HH激活标志Gli1在肝再生早期即出现高表达并维持于一定水平,而目的基因PTCH和通路抑制蛋白Gli3呈相反的变化并最终持续于高水平(图1),反映出通路的持续激活及自身反馈调节,4个指标的表达及其变化符合通路激活的表现[5-6]。我们的结果与B Ochoa[10]及Jason K等[11]人的观察基本一致,除了没有发现SHH的表达,提示在SHPCs过程中,HH是可能是通过IHH而不是SHH来发挥其生理作用的,也可能与造模方式或标本的种属来源不同有关,需进一步验证。此外,蛋白水平验证SHPCs增殖过程中PTCH的持续表达,以及Gli1弱阳性表达,进一步证实了HH的激活,而正常对照组中无表达,与继往报道一致[10-11]。遗憾的是,Western-blot检测未能进一步验证免疫组化的结果,可能由于目前还没有可靠的用于哺乳动物肝脏HH分子Western-blot检测的技术方案与抗体[11-12,14,7]。   本实验的意义在于我们首次报道了一条在SHPCs增殖过程中持续激活的信号通路,初步说明HH可能是一条调控慢性肝损伤后肝再生的重要的信号通路。但总的来说,我们的实验还只是一个初步的研究,许多结果尚需要进一步的验证。
  参考文献:
  [1] Best DH, Coleman WB. Cells of origin of small hepatocyte-like progenitor cells in the retrorsine model of rat liver injury and regeneration[J]. Journal of Hepatology,2008, 48(2):369-371.
  [2] Palmes D, Spiegel HU. Animal models of liver regeneration[J]. Biomaterials,2004,25:1601–1611.
  [3] Gordon GJ, Coleman WB. Liver regeneration in rats with retrorsine-induced hepatocellular injury proceeds through a novel cellular response[J]. Am J Pathol, 2000,156:607–619.
  [4] Gordon GJ, Coleman WB, Grisham JW. Temporal analysis of hepatocyte differentiation by small hepatocyte-like progenitor cells during liver regeneration in retrorsine-exposed rats[J]. Am J Pathol,2000,157:771–786.
  [5] Markku Varjosalo, Jussi Taipale. Hedgehog signaling[J]. Journal of Cell Science,2007,120:3-6.
  [6] Ariel Ruizi Altaba, Christophe Mas, Barbara Stecca. The Gli code:an information nexus regulating cell fate, stemness and cancer[J]. Trends in Cell Biology,2007,17(9):438-447.
  [7] Omenetti A, Choi S. Hedgehog signaling in the liver[J]. J Hepatol,
其他文献
摘要:目的 观察不同剂量麝香对颅骨骨缺损模型大鼠骨缺损处单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)表达的影响,探讨麝香促进外源性骨髓间充质干细胞(rBMSCs)向骨缺损处迁移的机制。方法 采用贴壁筛选法培养rBMSCs,用流式细胞仪鉴定。大鼠颅骨骨缺损模型建立后回植rBMSCs。将模型组大鼠完全随机分为中药高、中、低剂量组及空白组,中药高、中、低剂量组灌服不同剂量的麝香,空白组灌服生理盐水。14 d后处死大
期刊
摘要:目的 探讨甲状腺癌不同证型患者的唾液蛋白表达质谱的差异并构建诊断模型,为甲状腺癌的中医辨证分型提供客观依据。方法 应用表面增强激光解析电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)技术分别检测23例痰瘀互结型和26例肝郁气滞型甲状腺癌患者的唾液蛋白质指纹图谱,筛选出2组间特异性表达差异蛋白,并结合生物信息学方法建立诊断模型。结果 通过2组唾液蛋白质指纹图谱数据比较,共获得29个有明显差异的蛋白
期刊
摘要:目的 从免疫抑制角度观察益气活血解毒中药联合树突状细胞(DC)疫苗对小鼠宫颈癌移植瘤的影响,为宫颈癌的治疗提供依据。方法 将1×106个(0.2 mL)U14细胞接种于小鼠背部皮下,7 d后建立荷瘤小鼠模型,将造模成功小鼠随机分为4组,每组10只。对照组0.2 mL/只生理盐水腹腔注射;中药组0.2 mL/只中药灌胃,均每日1次,连续14 d;DC疫苗组局部注射DC疫苗5×106/只,每周1
期刊
关键词:针灸学;国内外比较分析  中图分类号:R245 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2013)04-0001-05  据世界卫生组织(WHO)和世界针灸学会联合会的统计资料,截至2008年,针灸已在140多个国家和地区得到应用,在中国以外的亚洲国家及欧洲、美洲、澳洲等60余个国家和地区得到较普遍应用。2005-2010年,全球最权威且使用频率最高的专业数据库SCI(Science
期刊
摘要:目的 采用关联规则挖掘技术对失眠方组方配伍规律进行挖掘分析,为临床医师的辨证论治及失眠症的新药研究提供依据。方法 对所选失眠方剂进行信息标准化处理,通过迭代,检索出事务数据库中的所有失眠方剂中支持度≥20%的中药项集,再利用频繁项集构造出置信度≥60%的中药之间的关联规则(配伍关系)。结果 通过频繁项集共挖掘失眠方支持度>20%、置信度>60%的核心药对共18组,置信度>60%、支持度>20
期刊
关键词:名医经验;李光荣;输卵管阻塞性不孕症;从肝论治  DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2013.03.042  中图分类号:R271.917.6 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2013)03-0093-02  输卵管阻塞是女性不孕尤其是继发性不孕的重要原因,并有逐年上升趋势,其防治已成为现代性医學和社会医学的一个重要分支学科。中国中医科学院广安门医院李
期刊
摘要:目的 探讨香港地区老年单纯收缩期高血压(EISH)阴虚阳亢证的影响因素。方法 收集302例香港地区EISH患者的相关资料,对纳入者进行辨证分型,分析其中91例阴虚阳亢证患者的影响因素,采用Logistic回归法分析EISH阴虚阳亢证发生与年龄、性别、体型、血压分级、病程、合并心血管疾病、合并代谢性疾病、家族史、高盐饮食、过量饮酒及服药等因素的相关性。结果 在各影响因素中,体型、过量饮酒与服药
期刊
摘要:目的 基于PubMed数据库文献,对中医药治疗心肌缺血再灌注损伤领域的研究现状、研究热点进行分析,为开展相关研究提供参考依据。方法 以PubMed中收录的有关中医药治疗心肌缺血再灌注损伤文献为数据来源,利用TDA软件对文献进行统计分析。结果 16个国家发表144篇文献,中国以88篇居发文国家首位,美国和英国分列第2、3位;共发表在51种期刊中,《中国中西医结合杂志》以30篇文献居于首位;高频
期刊
摘要:目的 优选心舒通颗粒的最佳提取工艺。方法 采用L9(34)正交试验。以丹参酮ⅡA含量为评价指标,以乙醇用量、醇浓度和提取时间为考察因素,筛选心舒通颗粒的最佳醇提条件;以丹参素、葛根素和干膏率为评价指标,以加水量、煎煮次数和提取时间为考察因素,筛选心舒通颗粒的最佳水提条件。结果 最佳醇提工艺为加8倍量80%乙醇,回流提取2次,每次45 min;最佳水提工艺为加8倍量水,提取3次,每次45 mi
期刊
摘要:目的 基于“中医传承辅助系统(V1.1)”软件,分析颜正华教授治疗心悸的用药规律。方法 收集颜正华教授治疗心悸的病案,采用关联规则apriori算法、复杂系统熵聚类等无监督数据挖掘方法,确定处方中各种药物的使用频次及药物之间的关联规则,分析颜正华教授治疗心悸的用药规律。结果 对筛选出的70首处方进行分析,确定处方中药物的使用频次,药物之间的关联规则,挖掘出33个核心组合和8首新处方。结论 颜
期刊