武智勇,劉思岐,齊炳堯,宋廣萍,王春麗,陳志寶(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,大慶163319)
?
沃尼妙林對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14表達(dá)的影響
武智勇,劉思岐,齊炳堯,宋廣萍,王春麗,陳志寶
(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,大慶163319)
摘要:探討沃尼妙林對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14表達(dá)的影響。通過(guò)Real-Time PCR和Western Blot檢測(cè)細(xì)胞TLR4和CD14的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)脂多糖刺激RAW264.7細(xì)胞后,可導(dǎo)致TLR4和CD14表達(dá)的增高;不同濃度的沃尼妙林預(yù)處理能夠抑制脂多糖誘導(dǎo)的TLR4和CD14的表達(dá),并且呈劑量依賴性。結(jié)果表明,沃尼妙林具有抗炎作用,可以明顯改善LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷。
關(guān)鍵詞:沃尼妙林;脂多糖類(lèi);巨噬細(xì)胞;TLR4;CD14
脂多糖(LPS)是革蘭氏陰性細(xì)菌外壁上的主要成分,可與細(xì)胞表面及血漿中的受體相結(jié)合[1-2]。CD14是最早被發(fā)現(xiàn)與LPS結(jié)合最重要、親和力最高的受體[3]。這種受體與LPS結(jié)合后,形成CD14-LPS-LBP的三聯(lián)復(fù)合體,進(jìn)而活化TLR4的信號(hào)傳導(dǎo)[4]。TLR4在機(jī)體抗感染的免疫炎癥反應(yīng)中扮演著重要角色,是LPS信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)傳導(dǎo)的“門(mén)戶蛋白”,由于CD14是通過(guò)糖基磷脂酰肌醇錨固在細(xì)胞膜上,缺乏跨膜結(jié)構(gòu),需要通過(guò)TLR4將LPS的信號(hào)從細(xì)胞外傳遞到細(xì)胞內(nèi)[5]。兩者協(xié)同作用激活炎性細(xì)胞,合成和釋放多種細(xì)胞因子,引起全身炎癥反應(yīng)綜合征,多器官功能衰竭,甚至死亡[6-7]。
沃尼妙林是新一代廣譜的截短側(cè)耳素類(lèi)半合成抗生素,對(duì)革蘭陰性菌、革蘭陽(yáng)性菌、厭氧菌、支原體以及螺旋體均有效[8]。據(jù)報(bào)道,沃尼妙林對(duì)腸道疾病、急性多關(guān)節(jié)炎、地方性肺炎等有較好的治療效果[9]。同時(shí),沃尼妙林通過(guò)降低單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等分泌和釋放TNF-α,IL-6等炎性相關(guān)因子,可以有效保護(hù)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷[10]。但是,很少有通過(guò)研究沃尼妙林與LPS、TLR4、CD14的關(guān)系,來(lái)探索其抑制致炎癥細(xì)胞因子的分泌,從而改善LPS誘導(dǎo)急性肺損傷的報(bào)道[11-13]。實(shí)驗(yàn)從分子水平和蛋白水平研究沃尼妙林對(duì)LPS上游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)載體TLR4和CD14表達(dá)的影響,進(jìn)而探索沃尼妙林有效保護(hù)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷的作用機(jī)制。
1.1試劑與儀器
沃尼妙林(Sigma,美國(guó));脂多糖(Sigma,美國(guó));DMEM/高糖培養(yǎng)基(Hyclone,美國(guó));胎牛血清(Gibco,美國(guó));BCA蛋白定量試劑盒、SYBR Green PCR試劑盒、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Thermo,美國(guó));Trizol(Invitrogen,美國(guó));引物(TLR4、CD14、GAPDH)(捷瑞,上海);抗體TLR4、CD14(Abcam,英國(guó));抗體GAPDH (CST,美國(guó));羊抗兔HRP標(biāo)記二抗、羊抗鼠HRP標(biāo)記二抗(碧云天,上海)。
1.2實(shí)驗(yàn)分組
按以下分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
(1)LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14的mRNA和蛋白表達(dá)的時(shí)間效應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)分為空白對(duì)照組和LPS組,其中LPS終濃度為1 μg·mL-1,并且分別在3、6、12、24、48 h終止培養(yǎng),提取細(xì)胞總RNA和蛋白質(zhì)[14-15]。
(2)沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)RAW 264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的影響。
實(shí)驗(yàn)分為4組:①空白對(duì)照組;②LPS組:LPS終濃度為1 μg·mL-1;③LPS+沃尼妙林組:給予終濃度為10 μg·mL-1的沃尼妙林孵育1 h,再加入1 μg·mL-1LPS刺激;④沃尼妙林組:給予終濃度為10 μg·mL-1的沃尼妙林孵育1 h。培養(yǎng)RAW264.7細(xì)胞48 h,分別提取細(xì)胞總RNA和蛋白質(zhì)。
(3)不同濃度的沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)RAW 264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的影響。
實(shí)驗(yàn)分為5組:①空白對(duì)照組;②LPS組:LPS終濃度為1 μg·mL-1;③④⑤LPS+沃尼妙林組:LPS終濃度為1 μg·mL-1,給予終濃度分別為5 μg·mL-1(低劑量組)、10 μg·mL-1(中劑量組)和25 μg·mL-1(高劑量組)的沃尼妙林進(jìn)行預(yù)處理。沃尼妙林孵育1 h后,再加入1 μg·mL-1LPS刺激,培養(yǎng)RAW264.7細(xì)胞48 h,分別提取細(xì)胞總RNA和蛋白質(zhì)。
1.3方法
1.3.1小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7的培養(yǎng)
小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7由本室保存。參考李巖等[16]報(bào)道的RAW264.7細(xì)胞培養(yǎng)方法進(jìn)行培養(yǎng),用DMEM培養(yǎng)基(含10%胎牛血清、1×105U·L-1青霉素和100 mg·L-1鏈霉素)5%CO2、37℃條件下傳代培養(yǎng)。
1.3.2Real-Time PCR檢測(cè)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA的表達(dá)
各組細(xì)胞加入相應(yīng)刺激物后繼續(xù)培養(yǎng)48 h,用Trizol法提取細(xì)胞總RNA,使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒逆轉(zhuǎn)錄總RNA至cDNA,特異性引物對(duì)制備好的cDNA進(jìn)行擴(kuò)增,按以下程序進(jìn)行PCR反應(yīng):95℃變性10 min;95℃15 s,60℃45 s,共40個(gè)循環(huán)。使用ABI Prism 7 300 SDS Software進(jìn)行分析。引物序列由上海捷瑞生物公司合成,序列見(jiàn)表1。
表1 引物序列Table 1Sequences of primers
1.3.3Western Blot檢測(cè)RAW 264.7細(xì)胞TLR4和
CD14蛋白的表達(dá)
各組細(xì)胞加入相應(yīng)刺激物后繼續(xù)培養(yǎng)48 h,使用預(yù)冷的PBS洗凈殘留培養(yǎng)液,用細(xì)胞刮子將細(xì)胞刮下并加入細(xì)胞裂解液裂解細(xì)胞30 min,5 000 r·min-1離心洗滌細(xì)胞2次,提取細(xì)胞總蛋白,BCA法測(cè)定蛋白濃度。根據(jù)蛋白定量結(jié)果使用SDS上樣緩沖液進(jìn)行調(diào)樣,沸水浴10 min后離心取上清上樣。進(jìn)行SDSPAGE電泳(5%的濃縮膠和10%的分離膠),轉(zhuǎn)膜,5%的脫脂奶粉37℃封閉1 h,加抗CD14、TLR4或GAPDH單克隆抗體,4℃孵育過(guò)夜,洗膜,加辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的相應(yīng)二抗稀釋液37℃孵育1 h,ECL法顯影,分析條帶灰度值,以目的條帶與GAPDH條帶的灰度比值來(lái)表示TLR4和CD14蛋白相對(duì)表達(dá)量。
1.3.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
應(yīng)用Graphpad prism 5進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA),T檢驗(yàn)及各組差異分析,以P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的時(shí)間效應(yīng)
LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的時(shí)間效應(yīng)見(jiàn)圖1和圖2。未受LPS刺激的RAW264.7細(xì)胞有少量的TLR4和CD14 mRNA的表達(dá)。LPS組(12 h)TLR4 mRNA(P<0.01)和CD14 mRNA(P<0.05)的表達(dá)與空白組相比開(kāi)始具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,并且表達(dá)量隨著時(shí)間的增加而上升。LPS組(24 h)和LPS組(48 h)TLR4和CD14 mRNA的表達(dá)與空白組相比差異極其明顯(P<0.001)。
圖1 LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA表達(dá)的時(shí)間效應(yīng)Fig.1Effects of variable time on expression of TLR4 and CD14 mRNA in LPS induced RAW264.7 cells
圖2 LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14蛋白表達(dá)的時(shí)間效應(yīng)Fig.2Effects of variable time on expression of TLR4 and CD14 protein in LPS induced RAW 264.7 cells
同樣,Western Blot結(jié)果顯示在無(wú)外源性刺激的情況下,RAW 264.7細(xì)胞TLR4和CD14蛋白表達(dá)極低,LPS可以上調(diào)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14蛋白的表達(dá),并且表達(dá)量隨著時(shí)間的增加而遞增。
2.2沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4 和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的影響
Real-Time PCR結(jié)果顯示,在無(wú)外源性刺激的情況下,RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA表達(dá)極低,單獨(dú)加入沃尼妙林對(duì)其表達(dá)無(wú)顯著影響。LPS可以極其顯著地上調(diào)RAW 264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA的表達(dá)(P<0.001);而在LPS刺激前加入沃尼妙林進(jìn)行預(yù)處理,可以抑制脂多糖誘導(dǎo)的TLR4 mRNA (P<0.05)和CD14 mRNA(P<0.01)的表達(dá)(見(jiàn)圖3)。
圖3 沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA表達(dá)的影響Fig.3Effects of valnemulin on expression of TLR4 and CD14 mRNA in LPS induced RAW264.7 cells
Western Blot結(jié)果顯示,LPS能上調(diào)TLR4和CD14蛋白表達(dá),而通過(guò)沃尼妙林預(yù)處理能降低LPS誘導(dǎo)的TLR4和CD14蛋白表達(dá)(見(jiàn)圖4)。
圖4 沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14蛋白表達(dá)的影響Fig.4Effects of Val on expression of TLR4 and CD14 protein in LPS induced RAW 264.7 cells
2.3不同濃度沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)
胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白表達(dá)的影響
LPS刺激RAW264.7細(xì)胞前給予不同濃度的沃尼妙林進(jìn)行預(yù)處理,各劑量組均能極顯著降低TLR4 和CD14 mRNA的表達(dá)(P<0.001),并且呈現(xiàn)劑量依賴性(見(jiàn)圖5)。
圖5 不同濃度的沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA表達(dá)的影響Fig.5Effects of variable concentrations of valnemulin on expression of TLR4 and CD14 mRNA in LPS induced RAW264.7 cells
Western Blot結(jié)果顯示,LPS刺激前不同濃度沃尼妙林進(jìn)行預(yù)處理,能夠降低LPS誘導(dǎo)的TLR4和CD14蛋白表達(dá),并且抑制作用隨著沃尼妙林濃度的遞增而增強(qiáng)(見(jiàn)圖6)。
圖6 不同濃度的沃尼妙林對(duì)LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14蛋白表達(dá)的影響Fig.6 Effects of variable concentration of Val on expression of TLR4 and CD14 protein in LPS induced RAW264.7 cells
急性肺損傷是由嚴(yán)重感染、休克、創(chuàng)傷等因素引起的以炎癥反應(yīng)和肺泡毛細(xì)血管損傷為主要病理改變,臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性的呼吸困難和頑固性低氧血癥,死亡率較高,嚴(yán)重危害人類(lèi)的健康[17]。內(nèi)毒素是首要致病因素,LPS是內(nèi)毒素的主要成分,它與細(xì)胞結(jié)合后,通過(guò)LPS-LBP-CD14三聯(lián)復(fù)合物作用于TLR4,刺激中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等,激活細(xì)胞內(nèi)的NF-κB和MAPKs信號(hào)通路,誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生并釋放大量的細(xì)胞因子和炎性介質(zhì),如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β、NO等,導(dǎo)致急性肺損傷的發(fā)生[18-19]。研究顯示,烏司他丁和地塞米松對(duì)LPS誘導(dǎo)急性肺損傷具有保護(hù)作用,均可以通過(guò)抑制TNF-α、IL-6等炎癥因子的釋放,最終達(dá)到阻止炎癥反應(yīng)帶來(lái)的損傷[20-21]。研究報(bào)道,在LPS所致的小鼠急性肺損傷模型中,預(yù)服用沃尼妙林可以顯著抑制NF-κB的活力,抑制炎性細(xì)胞因子TNF-α,IL-6等的分泌,提高抗炎因子IL-10的水平,有效保護(hù)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷[22]。
激發(fā)細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)傳導(dǎo)的第一步是宿主受體識(shí)別LPS,并通過(guò)CD14和TLR4激活LPS內(nèi)在免疫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)而激活NF-kB,而轉(zhuǎn)錄因子NF-kB的活化是炎癥反應(yīng)的共同途徑。因此,研究從阻斷病理性信號(hào)傳入入手,以LPS上游信號(hào)通路TLR4和CD14為研究對(duì)象,研究發(fā)現(xiàn)LPS可以使TLR4和CD14 mRNA和蛋白的表達(dá)量明顯增強(qiáng)。在LPS刺激前對(duì)RAW264.7細(xì)胞進(jìn)行沃尼妙林預(yù)處理,可以顯著降低TLR4和CD14 mRNA和蛋白的表達(dá)量。不同濃度的沃尼妙林處理LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞,結(jié)果顯示沃尼妙林顯著抑制了LPS誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞TLR4和CD14 mRNA和蛋白的表達(dá),并且抑制作用呈現(xiàn)劑量依賴性。
綜上所述,沃尼妙林可以通過(guò)調(diào)控炎性相關(guān)因子和炎性介質(zhì)的影響而起到有效保護(hù)LPS誘導(dǎo)急性肺損傷的作用,可能是由于沃尼妙林有效抑制了LPS信號(hào)通路的上游受體TLR4和CD14的表達(dá),抑制LPS對(duì)單核巨噬細(xì)胞的活化而導(dǎo)致的。這是對(duì)沃尼妙林的抗炎作用及對(duì)炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步補(bǔ)充,對(duì)于臨床上預(yù)防和治療急性肺損傷具有重要意義。
參考文獻(xiàn):
[1]Feng Q,Ren Y,Wang Y.Anti-inflammatory Effect of SQC-β-CD on Lipopolysaccharide-induced Acute Lung Injury[J].Journal of Ethnopharmacology,2008,118:51-58.
[2]He Z Y,Zhu Y S,Jiang H.Inhibiting Toll-like Receptor 4 Signaling Ameliorates Pulmonary Fibrosis during Acute Lung Injury Induced by Lipopolys accharide:an experimental study[J].Respiratory Research,2009,10:125-134.
[3]Smith L S,Kajikawa O,Elson G,et al.Effect of Toll-like receptor 4 blockade on pulmonary inflammation caused by mechanical ventilation and bacterial endotoxin[J].Experimental Lung Research,2008,34(5):225-243.
[4]張穎,王金文,李向陽(yáng).LPS對(duì)THP-1細(xì)胞sCD14和mCD14表達(dá)的影響[J].醫(yī)學(xué)研究雜志,2014,43(1):41-44.
[5]詹雪靈,高杰,吳補(bǔ)領(lǐng).Toll樣受體2和4信號(hào)通路在炎癥治療中的作用和意義[J].國(guó)際口腔醫(yī)學(xué)雜志,2014,41 (3):304-308.
[6]陳浩,王軍,武海闊,等.中藥干預(yù)對(duì)TLR4表達(dá)影響的研究進(jìn)展[J].陜西中醫(yī),2014,35(3):382-384.
[7]Underhill D M,Ozinsky A.Toll-like receptors:key mediatorsof microbe detection[J].Current Opinion in Immunology,2002,14(1):103-110.
[8]Li G Y,Zhang Z,Zhu L X,et al.Research Advance in Valnemulin[J].Chinese Veterinary Science,2009,39(12):1124-1128.
[9]周志強(qiáng).沃尼妙林的應(yīng)用及檢測(cè)研究進(jìn)展[J].中國(guó)畜禽種業(yè),2014(6):45-46.
[10]宋科技,黎宏宇,姜游帥,等.沃尼妙林對(duì)脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷小鼠的保護(hù)作用[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2010 (19):118-120.
[11]曹榮峰,崔曉妮,張乃生.孕酮對(duì)LPS誘導(dǎo)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞TNF-α、IL-1β、TLR4、CD14和MD2表達(dá)的影響[J].中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào),2012,32(10):1526-1531.
[12]王琳琳,周婭,梁錦屏,等.槐定堿預(yù)防小鼠內(nèi)毒素性肝損傷的作用及對(duì)肝臟CD14、TLR4表達(dá)的影響[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(6):709-712.
[13]朱淼,高躍,李忠義,等.銅離子對(duì)PrP轉(zhuǎn)基因線蟲(chóng)的影響[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào),2013,25(6):43-47.
[14]陳志寶.沃尼妙林的抗炎作用及對(duì)炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2011.
[15]肖銳,胡巢鳳,王彥平.a-MSH對(duì)脂多糖誘導(dǎo)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞CD14和TLR4 mRNA表達(dá)的影響[J].中國(guó)病理生理雜志,2005,21(2):247-251.
[16]李巖,李明,李建婷,等.黃芩苷對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞Toll樣受體4表達(dá)的影響[J].中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志,2009,17(12):985-988.
[17]Wu J Y,Luo Y G,Mao M H.The Protective Effects of L-Arginie on Acute Lung Injury in Rat[J].Sichuan Journal of Zoology,2010,2(29):297-299.
[18]Ann-Sophie Alm,Li Ka,Chen H,et al.Variation of Lipopolysaccharide-induced Acute Aung Injury in Eight Strains of Mice[J].Respiratory Physiology&Neurobiology,2010,171:157-164.
[19]王璇,杜蕊,韓悅,等.脂多糖的研究進(jìn)展[J].黑龍江醫(yī)藥,2011,24(5):775-777.
[20]楊東,仇瑋祎,張暢,等.地塞米松治療LPS誘導(dǎo)急性肺炎模型小鼠病理學(xué)評(píng)價(jià)方法的建立[J].動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P停?013,30(4):9-12.
[21]闕軍,梅勇,徐鑫榮,等.烏司他丁聯(lián)合地塞米松對(duì)內(nèi)毒素所致兔急性肺損傷的保護(hù)作用[J].臨床麻醉學(xué)雜志,2007,23(4):320-322.
[22]Chen Z B,Zhang X M,Chu X,et al.Preventive Effects of Valnemulin on Lipopolysaccharide-Induced Acute Lung Injury in Mice[J].Inflammation,2010,33(5):306-314.
Effects of Valnemulin on LR4 and CD14 Expression in Lipopolysaccharide-treated RAW264.7 Cells
Wu Zhiyong,Liu Siqi,Qi Bingyao,Song Guangping,Wang Chunli,Chen Zhibao
(College of Life Science and Technology,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319)
Abstract:To explore the effect of valnemulin(Val)in this process which LPS induces TLR4 and CD14 expression in RAW264.7 cells.The expression of CD14 and TLR4 was detected by Real-Time PCR and Western Blot cell.After the discovery that LPS stimulated RAW264.7 cells,it might lead to increase TLR4 and CD14 expression.The different concentrations of valnemulin could reduce LPS-induced TL4 and CD14 expression in dose-dependent manner of mRNA and protein levels.The results showed that valnemulin had anti-inflammatory properties on LPS-induced acute lung injury,and could significantly improve the LPS-induced acute lung injury.
Key words:valnemulin;LPS;macrophage cells;TLR4;CD14
中圖分類(lèi)號(hào):R392
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1002-2090(2016)01-0059-05
doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2016.01.013
收稿日期:2014-12-10
基金項(xiàng)目:校內(nèi)博士啟動(dòng)基金(XDB2012-14)。
作者簡(jiǎn)介:武智勇(1989-),男,黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院2012級(jí)碩士研究生。
通訊作者:陳志寶,男,教授,博士研究生導(dǎo)師,E-mail:chenzhibao_2000@sina.com。
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)2016年1期