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《南方医科大学》 2009年
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MAPK家族成员在烧伤引起的内皮细胞激活过程中的不同作用

吴炜  
【摘要】:研究目的:血管通透性增高和白细胞黏附是创伤、烧伤、休克和炎症等许多病理过程中的重要变化,特别在烧伤性休克中对病情的发展和转归具有重要的影响。由于其发生机制一直没有充分阐明,目前尚未找到防治烧伤血管通透性紊乱的有效措施,因此探索血管通透性增高的信号转导机制极为重要。本实验室过去的工作证明,阻断G蛋白受体的激酶,Rho激酶,可以阻断烧伤血清引起的血管内皮细胞应力纤维的形成,并改善烧伤引起的血管通透性增高。我们还发现PKC、ERK和p38都参与了烧伤引起的内皮细胞肌动蛋白重组,尤其是p38α、p38δ发挥了相对更重要的作用。为了进一步研究p38上游及其下游信号通路在烧伤引起的内皮细胞功能改变、血管通透性增高以及白细胞黏附中发挥的作用,本研究采用分子生物学和组织学等手段,在分子水平、细胞水平观察正常及烧伤血浆刺激所致的内皮细胞骨架蛋白紧密连接蛋白的变化同血管通透性的关系;观察p38信号通路对内皮细胞黏附分子、内皮细胞骨架蛋白的调节作用;探讨ICAM-1表达调控的机制,期待为阐明烧伤内皮细胞功能紊乱的机制提供一定的依据,为血管通透性紊乱的防治提供新的治疗靶点。 研究方法: 1、制备烧伤血浆:用我室方法,将200g-250gSD大鼠给予大于体表1/3面积的烫伤,随后经颈动脉取血,离心,保留上清备用;正常大鼠血浆制备采用37℃温水浸浴30s,余同烧伤大鼠。 2、按照实验分组,分别用MAPKs的特异性抑制剂和腺病毒载体预处理内皮细胞,然后给予烧伤血浆刺激,观察抑制MAPKs及其下游通路活化后对烧伤血浆引起的内皮细胞反应的影响; 3、用荧光探针标记烧伤内皮细胞F-actin、ICAM-1和ZO-1,然后采用激光共聚焦显微镜观察它们的改变和重构; 4、用Western blot观察MAPKs相关蛋白的活化水平与烧伤引起的内皮细胞功能紊乱的关系。 研究结果: 1、烧伤血清可以有效激活内皮细胞的MAPKs通路。烧伤血清刺激5min后,JNK、p38、ERK的磷酸化水平开始增高。p38的磷酸化水平在10 min时达到高峰,ERK的磷酸化水平在15min达到最高,而JNK的磷酸化水平20min时达到峰值。 2、正常内皮细胞内的F-actin主要环绕在细胞周边,排列紧密圆滑。烧伤血浆刺激1h后的内皮细胞,细胞骨架F-actin外周致密带边缘变得毛糙不规整,细胞中央有散在应力纤维形成。而给予p38的抑制剂SB203580或ERK的抑制剂PD98059预处理30 min,可明显减少内皮细胞应力纤维的形成;但阻断JNK通路,未见明显改变。 3、p38的下游激酶MAPKAPK2(MK2)和PRAK都参与了烧伤血浆引起的内皮细胞骨架蛋白重组。用腺病毒载体使MK2持续活化时,可明显使肌动蛋白重构,形成大量的应力纤维;持续活化PRAK也可起到类似作用,但并不明显。同样,使用病毒载体抑制MK2的活化时,可明显减少烧伤血浆引起的应力纤维;阻断PRAK作用不如阻断MK2明显。由此推断,烧伤时,MK2与PRAK都参与了p38介导的内皮细胞肌动蛋白的重构,但MK2的作用可能更加重要。 4、p38介导的内皮细胞肌动蛋白细胞骨架的重构,可能是通过MK2和PRAK对HSP27的磷酸化实现的。烧伤血清刺激内皮细胞,可明显增加HSP27的磷酸化水平;用腺病毒载体持续活化MK2可明显增加HSP27的磷酸化水平,持续活化PRAK对HSP27磷酸化水平的作用不十分明显;阻断MK2可明显抑制烧伤血浆引起的HSP27磷酸化水平的升高,阻断PRAK也有部分类似作用。而且上述结果与内皮细胞肌动蛋白骨架的形态相对应。 5、阻断PKC和Rho激酶都可以不同程度的缓解烧伤引起的内皮骨架蛋白排列紊乱。使用PKC和Rho的特异性抑制剂,都可以减少烧伤内皮细胞应力纤维的形成,抑制Rho激酶的活性还可以降低烧伤血浆引起的p38磷酸化水平。推断PKC和Rho激酶参与烧伤血浆引起的内皮细胞活化。 6、p38参与烧伤引起的内皮细胞紧密连接破坏。正常内皮细胞的ZO-1分布在细胞近内膜处,排列紧密,边缘光滑。烧伤刺激1h后,ZO-1分布呈环点状,细胞轮廓模糊,胞浆内弥散有ZO-1蛋白。用SB203580处理30 min后,可以抑制烧伤血浆引起的内皮细胞紧密连接ZO-1分布的改变,细胞轮廓清晰,ZO-1仍均匀分布在细胞周边;抑制ERK通路没有保护作用。 7、正常内皮细胞ICAM-1表达很少;而在烧伤血浆刺激24h后,ICAM-1表达明显增多,而给予JNK的特异性抑制剂预处理后,明显抑制了烧伤血浆引起的ICAM-1表达。提示JNK参与调控了烧伤引起的内皮细胞ICAM-1的表达,可能在白细胞黏附以及迁移中发挥了一定的作用。 结论: 1、我们发现在烧伤血浆刺激的内皮细胞,MAPKs被激活; 2、PKC和Rho激酶参与调节了烧伤时人皮肤微静脉内皮细胞应力纤维的形成; 3、p38和ERK参与调节了烧伤内皮细胞骨架肌动蛋白的重构和应力纤维的形成,p38还参与了烧伤内皮细胞紧密连接的破坏过程; 4、p38通过其下游激酶MK2对HSP27的磷酸化来改变肌动蛋白骨架的排列;另一个下游激酶PRAK可能也起到了一定的协同作用。 5、JNK通路参与并调节了烧伤时粘附蛋白分子ICAM-1的表达。
【学位授予单位】:南方医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R644

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【共引文献】
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