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文檔簡介
1、目的:
通過培養(yǎng)原代心肌細胞以及在野生型C57BL/6小鼠和β-arrestin2基因敲除C57BL/6小鼠上,從細胞水平和在體水平,探討轉(zhuǎn)激活EGFR是否能夠?qū)?nèi)毒素血癥中心肌組織或心肌細胞產(chǎn)生TNF-α有影響,另外β-arrestin2是否也會對LPS轉(zhuǎn)激活EGFR起到作用。
材料和方法:
1.動物準備與模型制備
SPF級C57BL/6雄性小鼠,6-8周齡,體重22-25g,購于南方醫(yī)科大學實
2、驗動物中心。β-arrestin2基因敲除小鼠購于Jackson實驗室后在南方醫(yī)院動物中心進行繁殖。小鼠飼養(yǎng)在南方醫(yī)院實驗動物中心:條件:室溫25-27℃,濕度50%-70%,5只/籠,自由攝取食物和水,早晚定時進行燈光變換,避免強光、噪音刺激。本實驗通過腹腔注射LPS(5mg/kg)制成內(nèi)毒素模型小鼠。
2.原代心肌細胞培養(yǎng)
使用D-Hanks稀釋的高純度膠原酶Liberase TH(Roche,Cat.#1198
3、8468)稀釋到22.5μg/ml用于消化心臟組織。將新生小鼠心臟置于10ml無菌離心管中剪碎,用D-Hanks液平衡、清洗兩次后,于22.5μg/ml的Liberase TH中37℃預消化10 min,棄上清。再加入3ml左右的Liberase TH于37℃消化15min,每隔2min左右輕柔震蕩一次。收集上清,800×g,5min離心得到心肌細胞,使用M199+10%胎牛血清+1%青鏈霉素重懸細胞。另外將剩下的心臟組織再次加入3ml
4、左右的Liberase TH于37℃消化15min,用同樣的方法離心、重懸心肌細胞(必要時,還可以將剩下的心臟組織進行第三次消化)。將兩次得到的心肌細胞混合在一起并預種植于10cm細胞培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)45-60min。隨后使用移液器輕柔吹洗細胞,并過濾于50ml離心管中,取10μl計數(shù),按照每孔50×104的密度,接種于24孔板中(24孔板預先使用1%的明膠封板1h,隨后吸棄明膠,并于室溫中干燥后使用),在M199+10%胎牛血清+1%青
5、鏈霉素中培養(yǎng)24h后實驗。
3.實驗過程
3.1 PD168393和厄洛替尼對LPS轉(zhuǎn)激活EGFR的影響
首先,在體外培養(yǎng)原代心肌細胞,原代心肌細胞分為6組:對照組:原代心肌細胞中加入鹽水;
PD168393組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為50μM;
厄洛替尼組:原代心肌細胞中加入厄洛替尼使其終濃度為20μM;
LPS組:原代心肌細胞中加入濃度為4μg/ml的
6、LPS;
LPS+PD168393組:原代心肌細胞中先加入終濃度為50μM的PD168393,0.5小時后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+厄洛替尼組:原代心肌細胞中先加入終濃度為20μM的厄洛替尼,0.5小時后加入濃度為4μg/ml的LPS。
經(jīng)過上述處理后,于0.5小時后收集細胞,用western blot的方法檢測磷酸化的EGFR和EGFR情況。
其次,進行在體實驗研究。16只野生型
7、C57BL/6小鼠隨機分為對照組、厄洛替尼組、LPS組和LPS+厄洛替尼組,每組4只。
各組小鼠于LPS處理1小時后取心臟組織進行western blot檢測磷酸化EGFR和EGFR的情況。
3.2 研究抑制EGFR磷酸化對LPS介導的TNF-α生成是否有影響
首先,在體外培養(yǎng)原代心肌細胞,原代心肌細胞分為9組:
對照組:原代心肌細胞中加入鹽水;
厄洛替尼20μM組:原代心肌細胞中加入厄
8、洛替尼使其終濃度為20μM;
PD16839350μM組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為50μM;
LPS組:原代心肌細胞中加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+PD1683932μM組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為2μM預處理30min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+PD16839310μM組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為10μ
9、M預處理30min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+PD16839350μM組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為50μM預處理30min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+厄洛替尼10μM組:原代心肌細胞中加入厄洛替尼使其終濃度為10μM預處理30min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+厄洛替尼20μM組:原代心肌細胞中加入厄洛替尼使其終濃度為20μμM預處理30m
10、in后加入濃度為4μg/ml的LPS;
各組分別于LPS處理后4小時用RT-PCR的方法檢測TNF-α的mRNA水平,用ELISA的方法檢測培養(yǎng)液中TNF-α的蛋白水平。
其次,我們進行了在體實驗,16只野生型C57BL/6小鼠隨機分為對照組、厄洛替尼組、LPS組和LPS+厄洛替尼組,每組4只。
各組小鼠于LPS處理6小時后取心臟組織進行ELISA法檢測TNF-α的蛋白水平。
3.3 LPS轉(zhuǎn)激活
11、EGFR后調(diào)控磷酸化的ERK1/2和p38的研究按照上述方法分離、培養(yǎng)原代心肌細胞。原代心肌細胞分為6組:對照組:原代心肌細胞加入鹽水;
厄洛替尼組:原代心肌細胞中加入終濃度為20μM的厄洛替尼;
PD168393組:原代心肌細胞中加入終濃度為50μM的PD168393;
LPS組:原代心肌細胞濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+厄洛替尼組:原代心肌細胞中加入厄洛替尼使其終濃度為20μM預處理3
12、0min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS+PD168393組:原代心肌細胞中加入PD168393使其終濃度為50μM預處理30min后加入濃度為4μg/ml的LPS;
LPS處理后1.5小時收集細胞,用western blot的方法檢測磷酸化p38,磷酸化ERK1/2的情況。
其次,我們進行了體內(nèi)實驗。16只野生型C57BL/6小鼠隨機分為對照組、厄洛替尼組、LPS組和LPS+厄洛替尼組,每組4只
13、。
各組小鼠于LPS處理2小時后取心臟組織進行western blot法檢測磷酸化ERK1/2,磷酸化p38水平。
結果:
1.PD168393和厄洛替尼可以有效抑制LPS介導的EGFR磷酸化
我們發(fā)現(xiàn)在體外實驗中,原代心肌細胞中給予LPS(4μg/ml)處理0.5小時后可以轉(zhuǎn)激活EGFR,而給予PD168393(50μM)或厄洛替尼(20μM)預處理后可以抑制EGFR的激活((p<0.05))。
14、進一步我們在體內(nèi)實驗中,同樣觀察到LPS刺激后可以轉(zhuǎn)激活EGFR,而在厄洛替尼預處理組可以抑制EGFR的轉(zhuǎn)激活((p<0.05))。說明在體內(nèi)和體外,LPS可介導心肌細胞EGFR激活,且LPS介導的EGFR激活可以部分被EGFR可逆性抑制劑厄洛替尼和非可逆性抑制劑PD168393所拮抗。
2.抑制EGFR磷酸化可以降低LPS介導的TNF-a的合成
我們在體外培養(yǎng)原代心肌細胞,并分別給予不同濃度的特異性EGFR磷酸化抑
15、制劑PD168393(非可逆性)或者厄洛替尼(可逆性)預處理30min,我們發(fā)現(xiàn)LPS刺激后,TNF-α的mRNA和蛋白合成顯著增加,而預先給予PD168393或厄洛替尼處理30min的原代心肌細胞與LPS組相比,可以顯著降低TNF-α的mRNA和蛋白水平(p<0.05)。而隨著抑制劑濃度的提高,對于TNF-α的mRNA和蛋白合成的抑制作用也相應增加。而在體內(nèi)實驗中,我們同樣發(fā)現(xiàn)與LPS組相比,預先給予抑制劑處理的小鼠心肌細胞中的TNF
16、-α的mRNA和蛋白合成是顯著下降的(p<0.05)。
3.LPS轉(zhuǎn)激活EGFR調(diào)控ERK1/2和p38的磷酸化
我們在體外實驗中檢測原代心肌細胞在LPS、PD168393、厄洛替尼不同處理后的ERK1/2和p38磷酸化水平,我們發(fā)現(xiàn)在體外實驗中,LPS刺激原代心肌細胞1小時后可以觀察到ERK1/2和p38的磷酸化,而預先給予PD168393或厄洛替尼處理的心肌細胞再接受LPS刺激時,LPS刺激引起的ERK1/2和p
17、38磷酸化水平下降了。相應的在體內(nèi)實驗中,LPS刺激后,小鼠心臟組織出現(xiàn) ERK1/2和p38磷酸化,而預先給予抑制劑厄洛替尼后,我們發(fā)現(xiàn)LPS刺激引起的ERK1/2和p38磷酸化被抑制了。這充分說明ERK1/2和p38參與了LPS介導的心肌細胞TNF-α的產(chǎn)生。
結論:
我們的研究證明,在內(nèi)毒素血癥中,LPS轉(zhuǎn)激活EGFR對調(diào)節(jié)心臟來源的TNF-α的mRNA和蛋白水平起到重要作用。通過使用EGFR抑制劑PD1683
18、93或者厄洛替尼抑制EGFR的磷酸化,可以降低LPS刺激引起的p38和ERK1/2的磷酸化。LPS刺激后β-arrestin2基因敲除組小鼠,與對照組相比磷酸化EGFR及其下游信號通路中的p38和ERK1/2的磷酸化是下降的,說明LPS轉(zhuǎn)激活EGFR需要β-arrestin2參與。厄洛替尼抑制內(nèi)毒素血癥小鼠心肌的EGFR激活能夠有效改善左心室射血功能和改善心功能障礙,提高小鼠生存率。這些結果提供了EGFR在內(nèi)毒素血癥心肌TNF-α生成之
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