(一)TNBS乙醇灌肠致大鼠炎症性肠病的分子机制
1实验材料 1.1试剂耗材
TRIzol(Solarbio, China);磷酸酶抑制剂(CWBIO, China);蛋白酶抑制剂(CWBIO, China);RIPA裂解液(Solarbio, China);BCA 蛋白质检测试剂盒(Solarbio, China);广谱彩虹预染蛋白Maker(CWBIO, China);T-bet、RORy t、Foxp 3
1.2实验仪器
超声破碎仪(Sonics, USA)、小型垂直电泳仪(Bio-Rad, USA)、凝胶成像系统(Bio-Rad, USA)。
2实验方法 2.1动物实验及取材方法
动物实验及过程如前所述。
2.2转录组学分析
使用TRIzol(Solarbio, China)从对照组和IBD大鼠中提取总RNA,进行转录组学分析。使用NanoDrop和Agilent 2100对RNA质量进行评估,然后使用Illumina测序平台(HiSeqTM4000)对RNA进行测序。通过HTSeq对各基因表达水平进行分析,然后从负二项分布检验得到p值,并使用FDR (BH)进行调整。差异表达基因(DEGs)筛选的标准为p值小于0.05。
2.3蛋白质印迹分析
将大鼠结肠组织匀浆,并在含有 1% 磷酸酶和蛋白酶抑制剂混合物(CWBIO, China)的RIPA(Solarbio, China)中裂解。使用 BCA 蛋白质检测试剂盒(Solarbio, China)对匀浆中的蛋白质浓度进行定量,并调整至相同浓度。将蛋白在100℃水浴中加热5 min使蛋白变性,并保存与-80℃。
上样25-50 ug 变性蛋白质和3 ul广谱彩虹预染蛋白Maker(CWBIO, China)进行电泳。之后转膜至硝酸纤维素膜(0.2 μm)上。膜在5%脱脂牛奶中封闭1.5小时,并在4℃下孵育特异性一抗过夜。随后,在室温下孵育二抗(CWBIO, China)1.5 h(山羊抗兔和山羊抗小鼠IgG H&L,在1:5000稀释)。使用增强的化学发光方法在凝胶成像系统(Bio-Rad, USA)中曝光,使蛋白质表达可视化。最后将蛋白条带强度与相应的总蛋白或 GAPDH比进行标准化。
2.4组织病理和免疫组织化学分析
将大鼠结肠组织用4%多聚甲醛缓冲液固定24 h,然后用石蜡包埋。切下5 um厚的结肠切片,并用苏木精和伊红(H&E)染色。
2.5数据分析
使用 ImageJ 软件(1.8.0, National Institutes of Health, USA)对蛋白条带进行定量。使用t检验分析两组数据之间的差异。使用单因素方差分析用于两组以上的比较。当数据偏离正态分布时,使用非参数检验。使用 SPSS 25.0软件(IBM Corp., USA)进行统计计算。 所有数据均表示为平均值±平均值的标准误差(SEM),以p < 0.05判断为显著。 使用 GraphPad Prism 7.0(USA)绘制图形。
3实验结果 3.1 TNBS乙醇溶液灌肠致大鼠肠上皮细胞炎症浸润
为了研究TNBS乙醇溶液灌肠诱导大鼠IBD发生的机制,我们对与胃肠道运动相关的结肠组织进行了研究。对TNBS乙醇溶液灌肠造模后,HE染色观察结肠组织形态,空白对照组结肠组织切片中,黏膜上皮细胞排列整齐紧密,模型组炎性细胞严重浸润,杯状细胞缺失。上述表明,TNBS乙醇溶液灌肠造模可造成大鼠肠黏膜上皮细胞出现破裂、炎症介质浸润。
3.2 IBD大鼠结肠转录组学研究
为了系统地研究TNBS乙醇溶液灌肠对大鼠结肠部位产生的影响,通过转录组测序分析了对照组和TNBS乙醇处理大鼠的结肠。在对照组与模型组中共发现了x个差异表达基因(DEGs)。其中模型组显著上调了195个基因,显著下调了44个基因(图8a)。KEGG富集分析结果表明。。基于KEGG结果的热图显示,x信号通路、基因均受到TNBS处理的显著调控(图8b)。GO分子功能分析表明,;细胞成分分析显示,;并且在生物过程中也富集了许多x过程相关的代谢途径(图8d)。转录组分析结果表明,TNBS乙醇致大鼠炎症性肠病的原因与。。有关,并与。。AMPK信号通路密切相关。
图8 通过RNA-Seq分析TNBS乙醇对大鼠结肠基因表达的影响(mean ± SEM,n=3)。(a)结肠中x个特异性DEGs的火山图;(b)DEGs的KEGG富集分析;(c)信号通路相关的DEGs表达热图; (d)DEGs的GO富集分析。
3.3 TNBS乙醇诱导IBD结肠组织炎症、溃疡与PPAR γ
PPAR γ 参与炎症及免疫反应的调节,作为巨噬细胞的负调节因子,在炎症反应中发挥抗炎的作用。PPAR γ 配体抑制免疫、炎症反应可能与抑制 IκB 磷酸化有关。PPAR γ 激活有助于下调 Th1 细胞因子(INF-γ、 TNF-α),上调 Th2 细胞因子(IL-4、IL-10),调节 T 细胞分化。
4小结
本研究证明了IBD大鼠的炎症与过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR γ)有关。TNBS乙醇溶液诱导的炎症性肠病是由于免疫激活而引起的,这主要与PPAR γ/T细胞调节有关。通过调控PPAR γ/NF-κB信号通路,释放炎性因子,调节T细胞分化,导致炎症性肠病发生。这些证据为治疗TNBS乙醇溶液诱导炎症性肠病提供了思路。
(二)以美沙拉嗪为阳性药,对戊己丸治疗IBD大鼠的功效进行评价验证
1实验材料 1.1实验动物
SD雄性大鼠60只,6周龄,体重220-240 g,购自北京市维通利华实验动物技术有限公司,许可证号:CXK(京)2021—0011、SCXK(京)2021—0006。动物购入后于SPF级动物中心饲养。保持饲养环境安静,室温22-25℃,湿度50%-60%,明暗交替周期12 h/12 h。整个实验过程中大鼠可自由进食进水。
1.2实验试剂和仪器
TNBS(sigma);粪便隐血试剂盒(雷根生物);戊巴比妥钠(sigma);炎性因子Elisa试剂盒。阳性药“美沙拉嗪”。戊己丸(李时珍医药集团有限公司)
酶标仪(Thermo scientific)。
2实验方法 2.1动物分组、造模及给药
大鼠适应性饲养4天,根据体重将动物随机分为5组,即空白对照组、模型组、阳性药组、戊己丸低剂量组和高剂量组,每组10只。
空白对照组使用生理盐水,其余各组均使用TNBS乙醇溶液灌肠刺激以建立大鼠IBD模型。实验前禁食不禁水 24h,称重,腹腔注射戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉;用直径 2.0 mm 长 12 cm 的输液管经液体石蜡润滑后,通过肛门轻 轻插入结肠至标记好的 8 cm 处,一次性缓慢推入新鲜配制的 TNBS 造模溶液(150 mg/kg TNBS+50%乙醇,体积比 2:1),捏紧肛门提尾倒立 1-3 min,以避免造模液 回流,同时轻揉鼠腹,保持动物臀部高于腹部 15 min。最后,使大鼠侧卧,放回 笼中自然苏醒,之后常规饲养。
造模造模 24h 后给药,阳性药物组和戊己丸各剂量组灌胃相应剂量的药物,空白对照组、模型组灌胃等量饮用水,给药x天后,进行检测。
3实验结果 3.1戊己丸对IBD大鼠体重的影响
结果如图所示,与空白对照组相比,模型组大鼠在TNBS乙醇溶液处理后模型大鼠精神状态萎靡不振,在2-4天体重将发生一定程度的降低。之后大鼠体重开始呈现稳定增长,但仍然显著低于空白组,且戊己丸给药组的低和高剂量组与模型组相比有显著性差异。
3.2戊己丸对IBD大鼠DAI评分的影响
在整个实验过程中,与空白对照组相比,模型组大鼠在TNBS乙醇溶液刺激后DAI 评分显著降低。戊己丸和美沙拉嗪给药各组较模型组DAI评分有所升高。
3.3戊己丸对IBD大鼠相关生化指标的影响
在造模给药后,与空白对照组相比,模型组小鼠在TNBS乙醇溶液刺激后血清中炎性因子IL-1β、TNF-α显著升高。戊己丸和美沙拉嗪给药各组较模型组炎性因子有一定程度的降低。
4小结
在TNBS乙醇溶灌肠模型上,研究发现戊己丸给药后可以显著改善TNBS乙醇所致的DAI评分降低、炎症因子升高。本研究证明了戊己丸的改善严重性肠病药效,也验证了TNBS乙醇溶灌肠模型评价治疗IBD功效的有效性。