TNF-α在深静脉血栓形成中的作用及其机制研究

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深静脉血栓形成(DVT)是血管外科一类常见疾病,好发于下肢,静脉血栓一旦脱落可导致肺动脉栓塞(PE),具有潜在的致死风险。下肢深静脉血栓形成的发病原因复杂,针对其致病机制的研究始终是血管外科研究领域中的热点,越来越多的研究证据显示炎症反应可能是深静脉血栓形成的重要病因,但是有关炎症相关因子在下肢深静脉血栓形成发病过程中的作用机制尚未被全面阐释。肿瘤坏死因子α(TNF-α)作为一种重要的炎症因子,具有调节血管渗透性,刺激促凝因子释放和诱导高凝状态形成等一系列生理功能,既往研究已显示TNF-α可能参与动脉血栓形成过程,但是动脉与静脉血栓形成在机制方面存在差异。截止目前,针对TNF-α是否参与静脉血栓形成过程的研究极少。本研究结合多种实验方法,探讨TNF-α以及TNF-α基因在深静脉血栓形成过程中的作用以及可能的作用机制。研究首先检测TNF-α在DVT患者与健康对照人群中的表达情况;通过分离并培养外周血单个核细胞(PBMCs),观察TNF-αm RNA的表达情况以及组织因子(TF)、纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)、血管内皮细胞粘附分子-1(VCAM-1)以及细胞间粘附分子-1(ICAM-1)的表达;在深静脉血栓组PBMCs中加入TNF-α抑制剂后再观察以上几种因子的变化情况,探索TNF-α与TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达之间关联性。在第二部分研究中,采用PCR-LDR方法检测TNF-α基因rs1800629(-308G/A)位点的多态性情况,并结合荟萃分析方法,探索该位点多态性与静脉血栓易感性之间的关联。在第三部研究中,通过制作小鼠深静脉血栓形成模型,分组实验观察TNF-α是否具有促进静脉血栓形成的作用,探索TNF-α影响静脉血栓形成的可能作用机制以及具体受体通路和信号通路机制;并验证具有炎症抑制作用的ATL(15-epi-lipoxin A4)是否能够减轻静脉血栓形成过程中的炎症反应,以及是否具有抑制TNF-α诱导产生的促血栓作用以及可能的作用机制。研究的第一部分结果显示在深静脉血栓患者中TNF-α的表达显著增高,血栓患者PBMCs中TNF-αmRNA高表达,在深静脉血栓发病过程中,可能存在TNF-α相关基因的激活。TNF-α的高表达与TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的高表达相关,加入TNF-α抑制剂可以降低这些因子的表达。研究的第二部分结果显示TNF-α基因rs1800629位点多态性与下肢深静脉血栓易感性之间无明显相关性。研究的第三部分结果显示TNF-α对于静脉血栓形成具有促进作用。TNF-α的促血栓作用可能是通过TNFR2受体介导的PI3K/AKT/NF-κB信号通路激活并引起TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等多种促凝因子、纤溶抑制因子以及粘附因子的表达升高实现。ATL能够抑制静脉血栓发生过程中的炎症反应,降低TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等因子的表达,也显示出对于TNF-α诱导的促血栓生成作用具有一定抑制作用。本课题研究对于TNF-α在深静脉血栓形成过程中具体作用以及相关机制进行了较为深入的探索,可能为日后深静脉血栓的诊治提供新的思路和方法。本课题研究分为三个部分,下面就各部分研究目的、方法、结果和结论进行分述。第一部分TNF-α在下肢深静脉血栓形成患者中的表达及其影响深静脉血栓形成的可能机制探讨目的:观察孤立性下肢深静脉血栓(DVT)患者TNF-α的表达情况以及在经过抗凝溶栓治疗后的TNF-α表达变化情况。通过分离并培养健康对照人群和DVT患者的外周血单个核细胞(PBMCs),观察TNF-α的表达以及组织因子(TF)、纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)以及细胞粘附因子(ICAM-1/VCAM-1)的表达。初步探讨TNF-α在下肢深静脉血栓形成过程中的可能机制。方法:经过筛选后纳入无明显诱因的孤立性急性下肢深静脉血栓形成的患者共50例,对照组为同时期体检的健康人群50例,通过酶联免疫吸附(ELISA)方法检测两组血浆TNF-α的表达水平。深静脉血栓组患者应用依诺肝素抗凝以及尿激酶溶栓治疗,ELISA法检测经治疗一周后深静脉血栓组患者的TNF-α水平,比较治疗前后TNF-α水平变化情况。分离并培养健康对照人群以及DVT患者的外周血单个核细胞(PBMCs),实时荧光定量PCR(RT-q PCR)检测TNF-αm RNA表达情况,Western Blot方法检测TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达情况。最后再加入TNF-α抑制剂,检测TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达变化情况。结果:下肢深静脉血栓形成的患者血浆中TNF-α表达水平显著升高,经过抗凝溶栓治疗后TNF-α表达水平降低。通过培养PBMCs,可检测到深静脉血栓患者TNF-αm RNA水平显著高于健康对照组,TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1表达也显著高于健康对照组。在深静脉血栓组PBMCs中加入TNF-α抑制剂后,TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1表达情况显著降低。结论:TNF-α在深静脉血栓形成患者血浆中显著高表达,经过抗凝溶栓治疗后表达水平降低。通过细胞实验证实,深静脉血栓组PBMCs中TNF-αm RNA表达升高。TNF-α与TF、PAI-1等凝血系统激活以及纤溶系统抑制因子高表达相关,同时与ICAM-1以及VCAM-1等粘附因子的高表达相关。第二部分TNF-α基因rs1800629多态性与深静脉血栓形成易感性之间的相关性研究目的:探讨TNF-α基因rs1800629(-308G>A)位点多态性与汉族人群下肢深静脉血栓形成之间的关系。并通过meta分析方法,结合本部分所得的研究数据,全面分析rs1800629位点多态性与静脉血栓易感性之间相关性。方法:收集2017年11月至2019年1月期间于连云港市第一人民医院住院治疗的孤立性急性下肢深静脉血栓形成患者50例为病例组,选取同时期于连云港市第一人民医院体检中心体检的健康人群50例为对照组。下肢深静脉血栓形成的诊断标准采用2017年第三版中国深静脉血栓诊疗指南,所有患者均经由血管彩超或者下肢静脉造影检查确诊。收集病例组及对照组入组人员基本临床资料以及外周血样本,应用PCR-LDR方法检测病例组及对照组中TNF-α基因rs1800629位点多态性情况,分析rs1800629多态性与下肢深静脉血栓形成之间的关联性。随后通过系统化检索pubmed、embase、web of science、中国知网以及万方数据库,收集既往有关TNF-α基因rs1800629位点多态性与静脉血栓栓塞症关联性的研究文献,提取研究数据后,整合我们所得出的rs1800629多态性与静脉血栓易感性之间关联性的数据,采用Revman5.3软件进行荟萃分析。结果:病例组中TNF-α基因rs1800629位点的各基因型分布频率分别为GG型42例(84%),GA型6例(12%)以及AA型2例(4%),对照组中各基因型分布频率分别为GG型44例型(88%),GA型5例(10%)以及AA型1例(2%),对照组人群符合Hardy-Weinberg平衡,病例组及对照组之间基因型分布无显著统计学差异。按照等位模型(G vs.A)、杂合模型(GA vs.GG)、纯合模型(AA vs.GG)、显性模型(GA+AA vs.GG)以及隐性模型(AA vs.GG+GA)五种基因对比模型进行统计分析后,也未发现TNF-α基因rs1800629位点多态性与下肢深静脉血栓易感性之间存在显著相关性。在荟萃分析部分中,通过系统化检索相关数据库并结合本研究所得的相关研究数据,共纳入5项相关研究,所纳入荟萃分析的病例组总样本量1396例,对照组总样本量1311例,通过软件计算后,五种基因对比模型统计结果如下:等位模型(OR:1.05 95%CI 0.91-1.23 p=0.49)、显性模型(OR:1.06 95%CI 0.89-1.25 p=0.52)、杂合模型(OR:1.05 95%CI 0.88-1.25 p=0.59)、纯合模型(OR:1.14 95%CI 0.66-1.97p=0.65)以及隐性模型(OR:1.14 95%CI 0.66-1.96 p=0.65),所有基因对比模型均未发现差异具有统计学意义。在所有的基因对比模型中均未见显著异质性(I2<50%)。按照不同族群进行的亚组分析结果也未发现具有统计学差异的基因对比模型。结论:TNF-α基因rs1800629位点多态性与下肢深静脉血栓形成易感性之间无明显相关性。第三部分TNF-α在小鼠深静脉血栓模型中的作用影响及机制研究目的:建立小鼠深静脉血栓形成模型,观察TNF-α是否具有促进静脉血栓形成的作用,并探索可能的作用机制。研究TNF-α对静脉血栓影响的具体受体通路及信号通路机制。通过进一步实验验证ATL(15-epi-lipoxin A4)是否能够抑制静脉血栓形成过程中的炎症反应,以及是否具有抑制TNF-α诱导的促血栓生成作用,并研究ATL产生影响的可能信号通路机制。方法:1、通过游离结扎小鼠下腔静脉建立小鼠深静脉血栓形成模型,确认小鼠血栓模型建立成功;分别给与血栓模型小鼠静脉注射PBS或者溶有TNF-α的PBS,分别观察建模手术后不同的时间点(6h、12h、24h、48h)TNF-α对小鼠静脉血栓形成的影响情况,通过对血栓长度及重量的测量,确定血栓差异最大的时间点。2、将小鼠随机分为4组,分别为:○1对照组(Control组)○2假手术组(Sham组)○3 DVT手术组(术前10min尾静脉注射PBS再进行血栓建模)○4 TNF-α+手术组(术前10min尾静脉注射溶解有0.4μg/kg TNF-α的PBS再进行血栓建模),在血栓形成差异最大的时间点,处死小鼠并对各组小鼠血栓形成情况进行测量;ELISA法检测血栓组小鼠及对照组和假手术组小鼠TNF-α水平;流式细胞方法检测血小板表面活化标记CD61和CD49β的表达,通过血小板聚集实验检测各组小鼠血小板聚集情况;Western Blot方法测量各组小鼠下腔静脉血管组织中TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达情况。3、通过TNFR1-/-以及TNFR2-/-小鼠进行血栓建模(术前10min尾静脉注射0.4μg/kg溶有TNF-α的PBS再进行血栓建模),对TNFR1-/-以及TNFR2-/-小鼠静脉血栓形成情况进行测量;测量各组小鼠下腔静脉血管组织中TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达情况;对比TNFR1-/-以及TNFR2-/-小鼠与野生型TNF-α+手术组小鼠之间是否存在血栓形成的差别以及各种因子表达的差别。4、再取小鼠分为两组,一组为ATL+DVT手术组(术前1h尾静脉注射溶解有100μg/kg 15-epi-lipoxin A4的PBS再进行血栓建模),另外一组为ALT+TNF-α+手术组(术前1h尾静脉注射溶解有100μg/kg15-epi-lipoxin A4的PBS,术前10min尾静脉注射溶解有0.4μg/kg TNF-α的PBS再进行血栓建模),测量各组小鼠下腔静脉血管组织中TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达情况;采用HE染色以及免疫组化的方法分析血栓组织中炎症细胞表达情况以及各组小鼠下腔静脉血管组织中TF、PAI-1以及ICAM-1表达情况;RT-q PCR方法检测TNF-α以及ATL对于小鼠下腔静脉血管组织中PI3K、AKT1以及NF-κB m RNA表达的影响;Western Blot方法检测各组小鼠下腔静脉内皮组织中p-PI3K、PI3K、pAKT1、AKT1以及NF-κB表达情况。结果:1、DVT手术组小鼠血浆TNF-α水平显著升高,通过分组研究发现TNF-α对于静脉血栓形成具有促进作用,术后24小时TNF-α对血栓形成效果影响最大。与对照组、假手术组以及DVT手术组相比,TNF-α+手术组小鼠血栓长度和重量都增高,差异具有统计学意义。2、TNF-α+手术组小鼠与DVT手术组小鼠在血小板聚集实验中无显著性差异,流式细胞检测方法也显示在两组小鼠血浆中活化的血小板无显著差异。3、与对照组、假手术组以及DVT手术组相比,TNF-α+手术组小鼠下腔静脉血管组织中TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等因子的表达均升高。4、对比野生型TNF-α+手术组,TNFR1-/-小鼠中血栓形成长度和重量没有显著差异;TNFR2-/-小鼠在血栓形成长度和重量方面降低,下腔静脉血管组织中TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等因子表达情况减少,差异具有统计学意义。5、HE染色结果显示TNF-α+手术组血栓组织中炎症细胞浸润水平显著高于手术组,而ATL+手术组小鼠血栓组织中炎症细胞浸润水平显著低于DVT手术组。免疫组化以及Western Blot方法检测结果显示ATL+手术组小鼠TF、PAI-1、ICAM-1以及ICAM-1的表达相较DVT手术组小鼠受到抑制,ATL+TNF-α+手术组小鼠TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1的表达相较TNF-α+手术组小鼠显著降低。6、RT-q PCR检测结果以及Western Blot方法检测结果显示TNF-α+手术组小鼠下腔静脉血管组织中PI3K、ATK1以及NF-κB m RNA表达显著高于DVT手术组,相关蛋白的表达也显著增高,差异具有统计学意义。而ATL则能够抑制PI3K、ATK1以及NF-κB的表达。结论:在小鼠深静脉血栓模型中,TNF-α表达水平升高。TNF-α对于静脉血栓形成具有促进作用。TNF-α在小鼠体内没有显示出影响血小板聚集及活化的作用。其促血栓形成作用可能主要通过TNFR2受体介导的PI3K/AKT/NF-κB信号通路激活并引起TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等因子表达升高实现。ATL能够抑制静脉血栓发生过程中的炎症反应以及TF、PAI-1、ICAM-1以及VCAM-1等因子的表达,也显示出对于TNF-α诱导的促血栓生成作用具有一定抑制作用。ATL所产生的抑制作用可能是通过抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路进而下调由TNF-α介导的一系列促凝因子以及粘附因子的表达来实现。
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