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重组人肠三叶因子对烧伤小鼠肠黏膜损伤与修复的影响及机制研究

吴丹 王超 李腾 王焕 胡建红 彭曦

吴丹, 王超, 李腾, 等. 重组人肠三叶因子对烧伤小鼠肠黏膜损伤与修复的影响及机制研究[J]. 中华烧伤杂志, 2021, 37(9): 811-820. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210412-00125.
引用本文: 吴丹, 王超, 李腾, 等. 重组人肠三叶因子对烧伤小鼠肠黏膜损伤与修复的影响及机制研究[J]. 中华烧伤杂志, 2021, 37(9): 811-820. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210412-00125.
Wu D,Wang C,Li T,et al.Study on the effect and mechanism of recombinant human intestinal trefoil factor on intestinal mucosal injury and repair in burned mice[J].Chin J Burns,2021,37(9):811-820.DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210412-00125.
Citation: Wu D,Wang C,Li T,et al.Study on the effect and mechanism of recombinant human intestinal trefoil factor on intestinal mucosal injury and repair in burned mice[J].Chin J Burns,2021,37(9):811-820.DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210412-00125.

重组人肠三叶因子对烧伤小鼠肠黏膜损伤与修复的影响及机制研究

doi: 10.3760/cma.j.cn501120-20210412-00125
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 81971838

详细信息
    通讯作者:

    彭曦,Email:pxlrmm@163.com

Study on the effect and mechanism of recombinant human intestinal trefoil factor on intestinal mucosal injury and repair in burned mice

Funds: 

General Program of National Natural Science Foundation of China 81971838

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  • 摘要:   目的  建立高效的人肠三叶因子(ITF)重组表达及纯化策略,观察重组人ITF(rhITF)对烧伤小鼠肠黏膜损伤与修复的作用并探讨其机制。  方法  采用实验研究方法。采用新型酵母表达载体pGAPZαA和酵母菌X33重组表达ITF,并通过金属螯合亲和层析与阴、阳离子交换层析法纯化蛋白,行非还原十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及蛋白质印迹法鉴定rhITF。rhITF与胃蛋白酶溶液、胰蛋白酶溶液按体积比1∶1混合,分别作用0.5、1.0、1.5、2.0 h和1.0、2.0、4.0 h后行非还原SDS-PAGE,分析rhITF的稳定性。按随机数字表法将105只6~8周龄BALB/c雄性小鼠分为假伤组(30只)、单纯烧伤组(45只)、烧伤+rhITF组(30只)。将单纯烧伤组和烧伤+rhITF组小鼠背部造成30%体表总面积Ⅲ度烧伤,假伤组小鼠模拟致假伤,烧伤+rhITF组小鼠伤后灌胃1 mg/kg rhITF,其余2组小鼠伤后给予等量生理盐水。伤后24 h,取15只单纯烧伤组小鼠,制备烧伤血清,用于细胞实验。伤后3、5、7 d,每组各取10只小鼠处死后取小肠组织,苏木精-伊红染色观察肠黏膜病理变化,分光光度法和酶联免疫吸附测定法测定肠组织二胺氧化酶(DAO)及乳酸脱氢酶(LDH)活性。取3批人结直肠腺癌HT-29细胞,分为阴性对照组、25 μg/mL rhITF组、50 μg/mL rhITF组(样本数为3),正常对照组、烧伤血清组、烧伤血清+rhITF组(样本数为3),CK869抑制剂组、CK666抑制剂组和溶剂对照组(样本数为2),分别进行相应处理,Transwell实验观察培养12 h后细胞移行。另取2批HT-29细胞,每批细胞均分为正常对照组、烧伤血清组和烧伤血清+rhITF组(样本数均为6),培养24 h后,蛋白质印迹法检测细胞腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AMPK(p-AMPK)、Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)及肌动蛋白相关蛋白2/3(Arp2/3)复合亚基1B(ARPC1B)蛋白表达,活化磁珠下拉实验检测细胞Rac1活性。对数据行析因设计方差分析、单因素方差分析、SNK检验。  结果  每升发酵液获得rhITF 82.35 mg,蛋白纯度高达98%,且具有良好的抗原特异性。rhITF在胃蛋白酶和胰蛋白酶溶液中较稳定,与胰蛋白酶溶液作用2.0 h后仍有45%残余,与胃蛋白酶溶液作用4.0 h后仍有90%残余。假伤组小鼠伤后各时间点肠黏膜未见充血、水肿,单纯烧伤组小鼠伤后各时间点肠黏膜主要病理表现为充血、水肿、糜烂及出血。烧伤+rhITF组小鼠伤后3、5 d肠黏膜主要以充血、水肿为主,伤后7 d肠黏膜水肿和充血减轻。与单纯烧伤组比较,假伤组、烧伤+rhITF组小鼠伤后3、5、7 d肠组织DAO和LDH活性显著升高(P<0.05或P<0.01)。培养12 h后,25 μg/mL rhITF组细胞移行数为(58±12)个,显著多于阴性对照组的(16±5)个(P<0.01),显著少于50 μg/mL rhITF组的(123±9)个(P<0.05)。培养12 h后,烧伤血清组细胞移行数为(60±13)个,显著少于正常对照组的(143±11)个和烧伤血清+rhITF组的(138±8)个(P<0.05)。培养12 h后,溶剂对照组细胞移行数为(155±9)个,明显多于CK666抑制剂组的(33±5)个、CK869抑制剂组的(28±5)个(P<0.01)。培养24 h后,烧伤血清组细胞AMPK、Rac1蛋白表达量与正常对照组、烧伤血清+rhITF组相近(P>0.05),p-AMPK蛋白表达量明显高于正常对照组、烧伤血清+rhITF组(P<0.05或P<0.01),ARPC1B蛋白表达量明显低于正常对照组、烧伤血清+rhITF组(P<0.05)。培养24 h后,烧伤血清组细胞Rac1活性明显低于正常对照组、烧伤血清+rhITF组(P<0.05或P<0.01)。  结论  本研究获得的rhITF具有较高的纯度和超强的稳定性,能耐受极端pH和蛋白酶水解,减轻烧伤小鼠肠黏膜损伤。rhITF能通过抑制AMPK磷酸化维持Rac1-Arp2/3活性,促进肠上皮细胞移行,加速肠黏膜修复。

     

  • 1  非还原十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测人ITF重组表达及蛋白质印迹法检测其抗原特异性。1A.层析样品非还原SDS-PAGE图谱,1为rhITF发酵上清液,2为阳离子交换层析后的蛋白溶液,3为金属螯合亲和层析后的蛋白溶液,4为阴离子交换层析后的蛋白溶液,5为蛋白质预染marker;1B.经3个步骤纯化后的rhITF SDS-PAGE图谱,1为蛋白质预染marker;2为rhITF;1C.蛋白质印迹法检测rhITF的蛋白表达,1为40 μg重组蛋白,2为20 μg重组蛋白,3为10 μg重组蛋白,4为5 μg重组蛋白

    注:ITF为肠三叶因子,rhITF为重组人ITF

    2  非还原十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测rhITF在胰蛋白酶和胃蛋白酶溶液中的稳定性。2A.rhITF在胰蛋白酶溶液中的稳定性,1为蛋白质预染marker,2为rhITF,3为500 mg/L胰蛋白酶溶液,4~7分别为rhITF与500 mg/L胰蛋白酶溶液作用0.5、1.0、1.5、2.0 h;2B.rhITF在胃蛋白酶溶液中的稳定性,1为蛋白质预染marker,2为rhITF,3为500 mg/L胃蛋白酶溶液,4~6分别为rhITF与500 mg/L胃蛋白酶溶液作用1.0、2.0、4.0 h

    注:rhITF为重组人肠三叶因子

    3  假伤组及烧伤2组小鼠伤后3、5 d小肠黏膜病理变化 苏木精-伊红×400,图中标尺为50 μm。3A.假伤组伤后3 d肠黏膜未见充血、水肿;3B、3C.分别为单纯烧伤组、烧伤+重组人肠三叶因子(rhITF)组伤后3 d小肠病理变化,单纯烧伤组可见肠黏膜充血、水肿,肠上皮细胞空泡变性、肠绒毛萎缩,烧伤+rhITF组肠黏膜可见充血、水肿;3D.假伤组伤后5 d肠黏膜病理变化与图3A相近;3E、3F.分别为单纯烧伤组、烧伤+rhITF组伤后5 d肠黏膜病理变化,单纯烧伤组仍可见肠黏膜充血、水肿,烧伤+rhITF组肠黏膜充血、水肿较图3C减轻

    注:黑色箭头示肠上皮细胞空泡变性、肠绒毛萎缩,白色箭头示肠黏膜充血、水肿

    4  阴性对照组及重组人肠三叶因子(rhITF)处理2组HT-29细胞培养12 h后移行情况 结晶紫×200,图中标尺为100 μm。4A.阴性对照组细胞移行数较少;4B.25 μg/mL rhITF组细胞移行数多于图4A;4C.50 μg/mL rhITF组细胞移行数多于图4A、4B

    5  3组HT-29细胞培养12 h后移行情况 结晶紫×200,图中标尺为100 μm。5A.正常对照组细胞移行数较多;5B.烧伤血清组细胞移行数少于图5A;5C.烧伤血清+重组人肠三叶因子组细胞移行数多于图5B

    6  溶剂对照组及肌动蛋白相关蛋白2/3复合物抑制剂处理2组HT-29细胞培养12 h后移行情况 结晶紫×200,图中标尺为100 μm。6A.溶剂对照组移行细胞较多;6B、6C.分别为CK666抑制剂组和CK869抑制剂组,2组移行细胞数相近,且均较图6A减少

    7  蛋白质印迹法检测3组HT-29细胞培养24 h后的Rac1-Arp2/3信号通路相关蛋白表达及活化磁珠下拉检测Rac1活性。7A.Rac1、p-AMPK、AMPK、ARPC1B蛋白表达;7B.GTP-Rac1蛋白表达反映Rac1活性

    注:1.正常对照组,2.烧伤血清组,3.烧伤血清+重组人肠三叶因子组;Rac1为Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1,Arp2/3为肌动蛋白相关蛋白2/3,AMPK为腺苷酸活化蛋白激酶,p-AMPK为磷酸化AMPK,ARPC1B为Arp2/3复合亚基1B,GAPDH为3-磷酸甘油醛脱氢酶,GTP-Rac1为Rac1与三磷酸鸟苷复合物

    表1  假伤组及烧伤2组小鼠伤后各时间点小肠组织二胺氧化酶及乳酸脱氢酶活性比较(U/mg,x¯±s

    组别与时间点鼠数(只)二胺氧化酶乳酸脱氢酶
    假伤组30
    伤后3 d60.7±3.455.1±1.4
    伤后5 d63.5±1.475.7±3.8
    伤后7 d67.5±5.362.5±4.2
    单纯烧伤组30
    伤后3 d33.7±4.9a10.4±1.6a
    伤后5 d34.9±4.1a16.3±2.9a
    伤后7 d43.6±3.6a14.9±2.6a
    烧伤+重组人肠三叶因子组30
    伤后3 d48.6±2.4b34.2±4.1b
    伤后5 d51.2±3.3b49.0±2.4b
    伤后7 d55.3±4.0b47.2±3.2b
    F195.39131.80
    P1<0.01<0.01
    F2186.90264.50
    P2<0.01<0.01
    F322.7970.79
    P3<0.01<0.01
    注:各组各时间点鼠数为10只;二胺氧化酶活性及乳酸脱氢酶活性处理因素主效应,F=256.31、92.45,P<0.01;时间因素主效应,F=88.27、169.80,P<0.01;两者交互作用,F=23.64、45.28,P<0.01;F1值、P1值,F2值、P2值,F3值、P3值分别为3组伤后3、5、7 d各指标总体比较所得;与假伤组比较,aP<0.01;与单纯烧伤组比较,bP<0.05
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    表2  3组HT-29细胞培养24 h Rac1-Arp2/3信号通路相关蛋白表达比较(x¯±s

    组别样本数AMPKp-AMPKARPC1BRac1GTP-Rac1
    正常对照组61.000±0.0321.00±0.031.00±0.041.00±0.111.000±0.054
    烧伤血清组60.962±0.0232.04±0.07a0.56±0.03c1.17±0.040.564±0.041a
    烧伤血清+重组人肠三叶因子组61.043±0.0211.51±0.08b0.81±0.03b1.12±0.030.831±0.023b
    F9.45175.2196.984.6993.50
    P>0.05<0.01<0.01>0.05<0.01
    注:Rac1为Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1,Arp2/3为肌动蛋白相关蛋白2/3,AMPK为腺苷酸活化蛋白激酶,p-AMPK为磷酸化AMPK,ARPC1B为Arp2/3复合亚基1B,GTP-Rac1为Rac1与三磷酸鸟苷复合物、F值、P值为3组间各指标总体比较所得;与正常对照组比较,aP<0.01,cP<0.05;与烧伤血清组比较,bP<0.05
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  • 收稿日期:  2021-04-12

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