胱硫醚β合成酶在酒精性肝病发病机理中的作用的实验研究

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目的:酒精性肝病(alcoholicliverdisease,ALD)是长期大量饮酒所致的肝脏损害性病变,其病理改变包括酒精性脂肪肝、酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝纤维化及酒精性肝硬化。关于ALD的发病机理目前尚不清楚,近年来有人提出以氧化应激和脂质过氧化为中心的“二次打击”假说,“第一次打击”使脂类沉积在肝细胞,导致脂肪肝,“第二次打击”涉及内毒素、细胞因子参与的氧化应激和脂质过氧化。内质网(endoplasmicreticulum,ER)作为细胞中蛋白成熟的场所,可以很敏感的感受细胞内外环境的变化。当内质网内环境改变,细胞就会激活信号应对这些改变,并且重新恢复折叠蛋白的环境,内质网的这种改变就是内质网应激(endoplasmicreticulumstress,ESR),而对这种应激作出的反应就是非折叠蛋白反应(UnfoldedProteinResponse,UPR)。内质网应激是内质网内未折叠或错误折叠蛋白积聚所致,适宜的应激有利于细胞内环境的恢复,然而严重而持久的内质网应激将导致细胞凋亡。肝细胞具有高度发达的内质网,是对内质网应激最敏感的细胞之一,目前的研究也表明在细胞和动物模型中,内质网应激参与了酒精性肝病的发病过程。葡萄糖调节蛋白-78(glucose-regulatedprotein,GRP78),又称免疫球蛋白重链结合蛋白,与热休克蛋白70具有同源性,是存在于内质网上最多的伴侣蛋白,是内质网应激反应的标志性分子,并且具有保护细胞、对抗细胞凋亡的作用。胱硫醚β合成酶(cystathioninebeta-synthase,CBS),为吡哆醛磷酸依赖性酶,主要在肝脏合成,是同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)代谢过程中的关键酶,其活性的降低是高同型半胱氨酸血症(Hyperhomocysteinemia,HHcy)发生的主要诱因之一。同型半胱氨酸(Hcy)在CBS的作用下,以维生素B6为辅助因子,与丝氨酸结合形成胱硫醚,进一步形成半胱氨酸和a-酮丁酸。Hhcy使内质网内错误折叠的蛋白增加,而诱发内质网应激,激活非折叠蛋白反应。本研究旨在应用酒精灌胃建立大鼠ALD模型,用比色法测定CBS活性,免疫组织化学染色及逆转录聚合酶链反应(reversetranscription-polymerasechainreaction,RT-PCR)的方法观察GRP-78蛋白及GRP-78mRNA的表达情况,探讨CBS在ALD发病过程的表达及意义,为有效防治ALD提供新的思路。   方法:选用雄性健康清洁级Wister大鼠50只,体重200±20g,正常饲养1周后随机分出10只为正常对照组,其余动物采用逐渐增加酒精浓度(浓度30%-60%,乙醇5-9g·kg-1·d-1)的方法酒精灌胃,分别于4周、8周、12周和16周末随机处死动物10只、9只、8只和8只,留取血清及肝组织标本;检测血清ALT、AST、TG、TC、HDL、LDL、VLDL、Hcy等生化指标;取部分肝组织立即冰冻切片行苏丹Ⅳ染色,观察肝细胞脂变性情况;另取肝组织固定于4%中性福尔马林溶液,石蜡包埋,5μm切片行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察肝组织的普通病理改变,天狼红染色观察肝组织纤维化程度;并用石蜡切片进行免疫组织化学染色,观察肝组织GRP-78蛋白表达情况;余肝组织经液氮速冻后置于-80℃冰箱,用RT-PCR观察大鼠肝组织GRP-78mRNA的表达。   结果:   1血清肝功能指标的变化:随着造模时间的延长,血清ALT和AST水平逐渐升高,CHE逐渐降低,与正常对照组比较P<0.05或P<0.01。   2血清血脂指标的变化:随着造模时间的延长,血清TG、TC、LDL、VLDL的水平逐渐升高,HDL水平逐渐降低,与正常对照组比较P<0.05或P<0.01。   3肝组织病理学改变:4周大鼠肝细胞出现小叶中央静脉周围肝细胞脂肪变性,随着造模时间的延长,肝细胞脂肪变性逐渐加重,肝小叶内坏死灶明显增多和纤维组织增生,16周大鼠肝细胞呈现弥漫小泡性脂肪变性,窦周纤维化,汇管区纤维组织增生并有纤维间隔形成。冰冻切片苏丹Ⅳ染色显示正常对照组大鼠肝组织无脂肪变性,模型4周组大鼠肝细胞胞浆中出现少量红色脂滴,随着造模时间延长,红色脂滴逐渐增多,至16周表现为大量红色脂滴分布于肝细胞内。PAS染色显示正常组大鼠肝细胞胞浆中大量紫红色颗粒分布,模型16周仅见少量紫红色颗粒。天狼红染色显示模型4周组大鼠肝组织无明显纤维组织增生,模型12周组大鼠肝组织出现明显窦周纤维化和纤维化间隔形成趋势,模型16周组大鼠肝组织出现明显纤维间隔。   4血清同型半胱氨酸血症的变化:随着造模时间的延长,血清Hcy的水平逐渐升高,与正常对照组比较P<0.05或P<0.01。   5比色法检测大鼠肝组织CBS的表达:随着造模时间的延长,其表达量逐渐降低,与正常对照组比较P<0.05。   6免疫组化法检测大鼠肝组织GRP-78蛋白的表达:光镜下,正常组大鼠肝脏内表达较少的GRP-78蛋白,随着造模时间的延长阳性表达逐渐增加,主要表达于肝细胞胞浆内,与正常对照组比较P<0.05。   7RT-PCR法检测GRP-78mRNA的表达量:正常组大鼠肝组织中表达GRP-78mRNA较少,随着造模时间的延长,其表达量逐渐增加,与正常对照组比较P<0.05。   8肝组织中的CBS相对表达量与血清Hcy水平呈负相关,相关系数分别为-0.632,P<0.01。   9肝组织中CBS的相对表达量与肝组织中GRP-78的含量呈负相关,相关系数分别为-0.936,P<0.01。10肝组织中GRP-78的相对表达量与Hcy的表达量呈正相关,相关系数为0.617,P值均<0.01。   结论:   1应用逐渐增加酒精浓度和剂量灌胃的方法可以成功制备大鼠ALD模型,该模型肝脏病变如脂肪变性、炎症反应和纤维化等可以反映临床ALD的基本病变。   2在酒精性肝病的发病机制中,随着造模时间的延长,CBS活性逐渐降低,出现血清Hcy的水平逐渐升高,内质网应激反应的标志性分子GRP78表达量逐渐增加。   3ALD发病过程中存在内质网应激,内质网应激参与ALD的发病过程。
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