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激活素A与TNF-α在成纤维细胞活化调控中的相互拮抗作用研究

姜玲玲  
【摘要】:肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是公认的致炎细胞因子,可作用于多种细胞。激活素A属于转化生长因子-β(TGF-β)超家族成员,被认为是诱导组织纤维化的重要细胞因子,可促进M2型巨噬细胞活化,并抑制细菌脂多糖(LPS)活化M1型巨噬细胞。成纤维细胞是机体参与炎症应答的重要细胞,也是组织创伤修复的主要功能细胞,其异常活化则会导致组织瘢痕形成或纤维化。在机体炎症应答时,组织中TNF-α和激活素A水平均升高。然而,激活素A能否作为TNF-α的天然拮抗剂发挥抗炎作用,以及激活素A与TNF-α能否协同调控成纤维细胞活化,仍不清楚。因此,本研究首先选用TNF-α活性测定靶细胞L929细胞(小鼠成纤维细胞系)探讨激活素A与TNF-α调控小鼠成纤维细胞活化的联合作用及相关机制,并进一步应用原代培养细胞确定激活素A与TNF-α对人成纤维细胞活性的联合调控作用。一、研究方法1.小鼠成纤维细胞活性检测CCK-8法和实时细胞分析(RTCA)检测小鼠L929细胞增殖和黏附;流式细胞术检测细胞凋亡;ELISA检测细胞分泌白细胞介素-6(IL-6)和TGF-β1水平;RT-PCR和Western blotting检测细胞外基质及相关蛋白酶mRNA和蛋白表达水平;Transwell小室法和微流控技术分析细胞迁移能力。2.小鼠成纤维细胞活化机制分析流式细胞术检测L929细胞内钙离子水平及细胞膜相关受体表达水平;RT-PCR和Western blotting检测Smad和MAPK信号通路相关分子mRNA和蛋白表达水平。3.人牙周韧带成纤维细胞培养体外组织块贴壁法培养人牙周韧带细胞(hPDLCs);采用免疫细胞化学染色鉴定细胞。4.人成纤维细胞活性检测CCK-8法和RTCA分析hPDLCs增殖和黏附;ELISA检测细胞分泌IL-6和TGF-β1水平;RT-PCR和Western blotting检测细胞外基质及相关蛋白酶mRNA和蛋白表达水平;Transwell小室法和微流控技术分析细胞迁移能力。5.人成纤维细胞活化机制分析RT-PCR和Western blotting检测hPDLCs的Smad和MAPK信号通路相关分子mRNA和蛋白表达水平。二、研究结果1.激活素A与TNF-α对小鼠L929成纤维细胞活性影响1.1 TNF-α抑制L929细胞增殖并诱导其凋亡,而激活素A拮抗TNF-α上述作用。1.2 TNF-α诱导L929细胞分泌炎性介质NO和IL-6,但激活素A抑制TNF-α此作用。1.3激活素A促进L929细胞分泌TGF-β1,TNF-α则抑制激活素A诱导的TGF-β1分泌。1.4激活素A上调L929细胞FN、Col I及MMP-2 mRNA表达,而TNF-α下调激活素A诱导的FN和MMP-2 mRNA高表达;TNF-α促进MMP-9 mRNA表达,而激活素A抑制TNF-α诱导的MMP-9 mRNA表达升高。Western blotting证实激活素A上调L929细胞MMP-2蛋白表达,TNF-α则抑制激活素A诱导的MMP-2蛋白表达升高;TNF-α上调L929细胞MMP-9蛋白表达,而激活素A下调TNF-α诱导的MMP-9蛋白高表达。1.5激活素A与TNF-α单独应用均可增强L929细胞黏附能力,两者联合具有协同增强作用。1.6激活素A诱导L929细胞迁移,TNF-α则抑制L929细胞向激活素A趋化迁移。2.激活素A与TNF-α调控小鼠成纤维细胞活化机制2.1激活素A诱导L929细胞内钙离子水平升高,而TNF-α可削弱其作用。2.2激活素A对L929细胞膜TNFR1和TNFR2表达无明显影响,但TNF-α下调细胞膜ActRⅡA表达。2.3激活素A对L929细胞Smad信号相关分子表达无显著影响,但显著上调L929细胞p-ERK1/2蛋白水平;TNF-α上调p-ERK1/2和p-JNK蛋白水平,但激活素A与TNF-α联合作用后,p-ERK1/2蛋白水平较TNF-α单独作用明显降低。2.4 ERK抑制剂FR180204不仅抑制激活素A引起的L929细胞p-ERK1/2蛋白水平升高,也显著削弱激活素A诱导的L929细胞迁移。3.激活素A与TNF-α对人成纤维细胞活性影响3.1体外组织块贴壁法成功培养hPDLCs,免疫细胞化学染色显示细胞抗角蛋白染色呈阴性,抗波形丝蛋白染色呈阳性,符合成纤维细胞特征。3.2 TNF-α抑制hPDLCs增殖并促进其分泌IL-6,而激活素A拮抗TNF-α上述作用。3.3激活素A促进hPDLCs分泌TGF-β1,但此效应可被TNF-α抑制。3.4激活素A促进hPDLCs的FN、Col I和MMP-9 mRNA表达,而TNF-α下调激活素A诱导的MMP-9 mRNA高表达。Western blotting结果同样显示激活素A上调hPDLCs的MMP-9蛋白表达,而TNF-α则下调激活素A诱导的MMP-9蛋白表达升高。3.5激活素A与TNF-α均可提高hPDLCs黏附活性,两者联合具有协同增强作用。3.6激活素A诱导hPDLCs迁移,而TNF-α抑制激活素A诱导的hPDLCs迁移。4.激活素A与TNF-α调控人成纤维细胞活化机制4.1激活素A对hPDLCs的Smad信号相关分子表达无显著影响,而TNF-α下调ActRⅡA表达。4.2激活素A上调hPDLCs的p-ERK1/2和p-p38蛋白水平,而TNF-α拮抗激活素A引起的ERK1/2和p38磷酸化水平升高。三、结论综上所述,激活素A属于新的成纤维细胞趋化因子,并且激活素A与TNF-α对成纤维细胞活性调控作用不同,两者联合作用成纤维细胞主要表现为相互拮抗效应,其拮抗作用不通过经典Smad信号通路,而是通过ERK信号介导。上述结果提示,激活素A可能作为TNF-α的天然拮抗剂在炎症活动期发挥抗炎作用,而TNF-α可能通过拮抗激活素A作用发挥抗纤维化效应,两者的作用平衡可能是影响成纤维细胞活性的关键因素。本研究不仅揭示激活素A与TNF-α共同调控成纤维细胞活化具有重要的生物学意义,也为进一步探索成纤维细胞介导疾病的治疗药物靶点提供新的思路和研究基础。


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