ROS-NF-κB路径在热打击联合LPS致小肠上皮细胞凋亡中的作用机制

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研究背景及目的中暑(heatstroke,HS)是一种危及生命的疾病,特征为暴露在高温环境中或剧烈运动后使核心体温升高超过40℃,出现多器官功能障碍综合征,死亡率高,预后差。继发于热打击的肠源性内毒素血症是中暑患者多器官功能障碍综合征的常见原因。目前中暑肠屏障损伤的具体机制仍未完全明确,因此深入研究其发病机制及治疗方法是目前急需探讨的重要方向。有研究显示,热打击导致血液向体表分布,内脏缺氧诱导活性氧物质(Reactive oxygen species,ROS),导致中暑后肠上皮凋亡及菌群移位。研究表明,LPS刺激可增加ROS并激活NF-κ B的转录活性。此外,丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)及激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)活化参与调控细胞凋亡,而他们的上游转录调控因子正是NF-κ B。结合文献回顾,我们推测中暑后肠上皮通透性增加及LPS刺激,可导致ROS进一步增加,促进NF-κ B诱导MAPK及c-Jun活化时间延长从而进一步增加肠上皮细胞凋亡。阐明LPS联合热打击引起肠细胞凋亡的具体机制,为进一步解释中暑所致全身多器官损伤奠定基础,也为中暑相关诊疗及预防提供理论依据。主要方法:建立重症中暑小鼠模型及热打击联合LPS刺激细胞模型。使用ELISA、病理学染色、免疫组化、DCFH-DA荧光探针、流式细胞术、免疫印迹、siRNA及腺病毒过表达NF-κ B p65,探讨热打击联合LPS刺激肠上皮细胞中ROS激活NF-κ B通路引起细胞凋亡的具体机制。结果:1.重症中暑小鼠肠上皮细胞显著凋亡,同时伴随循环LPS升高。肠上皮细胞中NF-κB p65发生核转位,激活MAPKs及AP-1通路。2.热打击联合LPS刺激后肠上皮细胞内ROS水平升高,凋亡增加。细胞通透性随恢复时间呈先增多后减少的趋势。3.ROS积累引起肠上皮细胞中NF-κB p65发生核转位,导致细胞凋亡。4.热打击联合LPS刺激可引起肠上皮细胞中MAPKs及AP-1通路激活,抑制MAPKs及AP-1活化可减轻凋亡。并且MAPKs及AP-1磷酸化随打击时间增多,随恢复时间减少。5.生物信息学预测c-Jun启动子区域中存在NF-κB p65的结合位点,下调NF-κB p65后抑制MAPK及c-Jun活化,上调NF-κB p65促进MAPK及c-Jun活化。结论:1.重症中暑小鼠肠上皮细胞内ROS升高导致细胞凋亡,肠道通透性增加,使LPS进入循环,引起内毒素血症,并且中暑后恢复早期损伤持续加重。2.热打击合并LPS刺激可引起肠上皮细胞中ROS升高,并激活NF-κB p65入核发挥其转录活性从而促进凋亡,从而导致中暑恢复早期肠通透性进一步增加。3.热打击合并LPS刺激后,恢复期肠上皮细胞中的NF-κB p65可激活MAPK及AP-1通路促进凋亡。
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