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急性胆道感染诱发肝细胞凋亡的实验研究

2020-10-26 来源:飒榕旅游知识分享网
J 1 1 J,b 、^ 临床肝胆病杂志第3O卷第11期2014年11月J Clin HepatolVo1.30 No.11,Nov.2014 ,急性胆道感染诱发肝细胞凋亡的实验研究 王熙勋 ,姜立新 ,王景麟 , 梁静 ,翟慧渊 ,夏先明 四川省泸州医学院,四川泸州646000) (1烟台毓璜顶医院,山东烟台264000;2 摘要:目的研究急性胆道感染过程中是否存在肝细胞凋亡,并探讨肝细胞凋亡的可能机制。方法30只实验大鼠适应喂养 7 d后随机分为5组,每组6只,其中1组为对照组,余下4组为实验组。实验组通过胆总管注入大肠埃希菌,建立急性胆道感染模 型,并于注入大肠埃希茵6、12、24及48 h后处死。对照组动物胆总管内注入1 ml生理盐水,6 h后处死。取各组肝组织,制作切 片。HE染色,光镜下观察;Tunnel染色,计数调亡肝细胞,免疫组织化学试验检测bcl一2及Bax的表达,各组数据组问比较采用方 差分析,进一步两两比较采用LSD—t检验以及Dunnett s T3法。结果对照组肝组织无明显病理变化,而实验组各组可见肝细胞 凋亡改变。各实验组与对照组相比,Tunnel染色阳性表达差异均有统计学意义(P<0.05),24及48 h组Tunnel染色阳性表达较12 h组明显增加,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组与实验组间Bax表达差异有统计学意义(P<0.05),在实验组间随着时间延 长表现出增多的趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。而Bcl一2在对照组和6及12 h实验组问差异无统计学意义(P>0.05), 但随着时间的延长,24及48 h组与12 h组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论急性胆道感染后肝细胞在短时间内即会出 现细胞凋亡,并且贯穿于急性胆道感染始终,基因层面表现为Bax表达增强,Bcl一2表达减弱。Bax与Bcl一2等凋亡相关基因表 达的改变与肝细胞凋亡存在时间上的一致性,表明肝细胞凋亡可能与Bax与Bel一2等基因有关。 关键词:胆道疾病;细胞凋亡;肝细胞;疾病模型,动物 中图分类号:R575.6 文献标志码:A 文章编号:1001—5256(2014)11—1164—05 Experimental study on hepatocyte apoptosis induced by acute biliary tract infection WANG Xixun,JIANG Lixin,WANG Jinglin,et a1.(Yuhuangding Hospital,Yantai,Shandong 264000,China) Abstract:Objective To examine the occurrence and possible mechanism of hepatocyte apoptosis in acute biliary tract infection.Methods After adaptive feeding for seven days,30 male rats were randomly divided into five groups(n=6 each),i.e.,one control group injected with 0.2 ml of saline through the common bile duct and four experimental groups injected with an equal volume of Escherichia coli cell SUS— pension to build an acute biliary tract infection mode1.Animals of the control group were killed 6 h after injection of saline.and those of the four expeirmental groups were killed respectively at the time points of 6,12,24,and 48 h after injection of E.coli.Liver tissue specimens were taken from all the rats to prepare tissue sections.Pathological features were examined by hematoxylin——eosin staining and light micros— copy.Hepatocyte apoptosis was examined by cell counting after TUNEL staining and calculation of the apoptotic index.The expression of ap— optosis—related proteins(Bcl一2 and Bax)was measured by immunohistochemistry.Data comparison between groups was performed by a— nalysis of variance.and pairwise comparisons were further conducted using the LSD—t test and Dunnett s T3 test.Results Tissue speci— mens of the control groups had no significant pathological changes,while those of the experimental groups showed hepatocyte apoptosis. Compared with the control group,the four experimental groups had signiifcantly greater values of apoptotie index(P<0.05).Additionally, the values of apoptotic index in the 24 and 48 h experimental groups significantly increased over time compared with that of the 12 h experi— mental group(P<0.05).Bax protein expression level signiifcantly differed between the control group and the experimental groups(P< 0.05),showing a slight increasing trend over time in the latter four groups(P>0.05).Bcl一2 protein expression level had no signiifcant differences between the control group and the 6 or 12 h experimental groups(P>0.05).Over time,however,signiifcant differences were observed in Bcl一2 expression level between the 1 2 h experimental group and the 24 or 48 h experimental group(P<0.05).Conclusion Hepatoeyte apoptosis occurs within a short time after acute biliary tract infection.It persists in the whole process of the infection.with in— creased expression of Bax(inducer of apoptosis)and decreased expression of Bcl一2(inhibitor of apoptosis).The changes in the expression of apoptosis—related genes coincide with hepatocyte apoptosis,suggesting that hepatocyte apoptosis may be associated with Box and Bcl一2 genes. Key words:biliary tract diseases;apoptosis;hepatocytes;disease models,animal doi:10.3969/j.issn.1001—5256.2014.11.018 收稿日期:2014—05—21;修回日期:2014—07—31。 作者简介:王熙勋(1970一),男,副主任医师,主要从事消化系统相关疾病研究。 通信作者:王景麟,电子邮箱:zsantg@163.con。 王熙勋,等.急性胆道感染诱发肝细胞凋亡的实验研究 1 1 65 急性胆道感染是一种常见的胆道疾病,包括急性 胆囊炎和胆管炎,全球每年发病率在1%~3%,它往 往伴发于胆道结石、胆道肿瘤及其他胆道疾病。急性 胆道感染发生后,细菌及内毒素造成胆管黏膜充血等 变化,严重者可出现肝功能异常甚至肝衰竭。造成肝 Tunnel染色标本根据阳性细胞分布情况,选择2个阳 性视野,计数200个细胞中阳性细胞数作为凋亡指数 (apoptosis index,AI)并进行统计。所有切片上加中 性树胶封片,加盖玻片,光学显微镜下拍照。选取Bcl 一2及Bax基因作为细胞凋亡的标志基因,通过免疫 脏受损的细胞机制,尤其是否存在肝细胞凋亡,目前 组化检测Bcl一2及Bax在不同组别大鼠肝细胞中的 尚没有权威研究。以往部分研究所使用的胆道感染 表达。使用相关试剂对不同组大鼠的肝组织进行免 动物模型,存在一定缺陷,需要进一步完善。本实验 旨在通过建立改进的大鼠急性胆道感染模型,探讨急 性胆道感染过程中是否存在肝细胞凋亡,并对相关凋 亡基因的表达加以研究。 1材料和方法 1.1 材料清洁雄性SD大鼠30只,体质量(350± 20)g,购自上海斯莱克实验动物有限公司;胆道感染 致病菌选用大肠埃希氏菌,由中国生物制品鉴定中心 提供,菌号:44664,菌液浓度为5×10 /ml;台式高速 冷冻离心机(eppendoff);rabbit polyclonal to bcl一2 (Bioworld Technology,Inc.),工作浓度:1:100;rabbit polyclonal to bax(Bioworld Technology,Inc.),工作浓 度:1:200;SP免疫组化染色试剂盒(福州迈新生物技 术开发有限公司)等。 1.2方法及观察指标大鼠常规适应性饲养7 d后, 在保证存活及体质量无明显差异情况下,随机分为5 组,每组6只,其中1组作为对照组,余下4组作为实 验组,接受手术操作后分别在6、12、24和48 h接受处 理或检测。以3%的戊巴比妥(30 mg/kg)腹腔内注射 麻醉大鼠,从上腹正中切口,进入腹腔。实验组大鼠 在胆总管十二指肠上方1 cm处向近端注入0.2 ml浓 度为5×10 /ml的大肠埃希氏菌,制成急性胆道感染 动物模型。对照组大鼠在胆总管内注入0.2 ml生理 盐水,其他操作同前。所有大鼠记录胆道注入相应试 剂的时间,术后均单笼饲养,做好标记,禁食固体食 物,仅喂食无菌糖盐水。实验组4组大鼠按照分组计 划,分别于胆道手术后6、12、24及48 h时将所有大 鼠处死,取其肝组织置于10%甲醛液固定6—12 h,取 出用石蜡包埋,制成蜡块备用。将包埋了大鼠肝组织 的蜡块进行修块、脱水、包埋、切片(每例肝组织切片 份数保证后续实验使用)等处理后,分别进行HE染 色和Tunnel染色。HE染色切片在光学显微镜下进行 病理形态学观察,包括肝组织结构是否正常,细胞是 否完整以及肝细胞脂肪变性、坏死、充血、出血情况。 疫组化,染色后封片照相,观察Bcl一2及Bax在肝组 织中的表达。染色结果采用半定量分析方法:评分以 染色强度结合阳性细胞数百分比进行乘积。染色强 度以多数细胞呈现的染色强度并减去背景着色计分: 无明显着色为0分;淡黄色或轻微黄色为1分;深黄 或棕黄色为2分;棕褐色或黑褐色为3分。每个视野计 数100个细胞中阳性细胞数,计算阳性细胞平均数:0~ 5%评为0分;6%~25%评1分;26%~50%评2分; 51%一75%评3分;>75%均评为4分。对每个视野均 进行染色强度计分与阳性细胞百分比乘积评分。 1.3 统计学方法应用SPSS17.0统计软件对数据进 行分析。各组数值以均数±标准差( ±s)表示,组间比 较采用方差分析,两两比较解采用LSD—t检验和Dun- nett S T3法。以P<0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 实验动物情况对照组及实验组大鼠取标本前 均存活。 2.2病理观察通过对小鼠肝组织切片的观察,对照 组胞浆红染、胞核蓝染、肝细胞排列规整,未见明显病理 变化,而实验组各组肝组织均见变性、坏死,坏死灶随时 间的推移有增多、面积增大的趋势。感染6 h后处死实 验组可见肝细胞小灶性变性、坏死,炎细胞浸润,坏死灶 内伴大量红细胞,散在肝细胞嗜酸性变性;感染12 h后 处死实验组大鼠可见肝细胞存在嗜酸性变性,表现为胞 浆深红染,胞核固缩。坏死灶内偶见细菌;24 h后出现 肝细胞灶性变性坏死,炎细胞浸润;48 h出现肝细胞脂 肪变性,胞浆内脂滴沉积(图1)。 2.3 Tunel实验检测结果Tunnel染色阳性表达在各 组间差异有统计学意义(F=24.13,P<0.05),对照组 可见少量凋亡肝细胞,对照组分别与实验组相比,其 Tunnel染色阳性表达差异均有统计学意义(P<0.05); AI在实验组问随时间延长有所增加,其中24和48 h 组Tunnel染色阳性表达较6与12 h组明显增加(P< 0.05)(表1)。 王熙勋,等.急性胆道感染诱发肝细胞凋亡的实验研究 1 1 67 凋亡贯穿于急性胆道感染始终,这与病理切片观察结 果相一致。有学者认为:作为“程序性细胞死亡”,凋亡 清除受损肝细胞,可以减少炎症反应和细胞成分泄漏 到细胞外空间,从而延缓细胞坏死的发展 J。实验中 随着造模时间的延长,肝细胞凋亡及坏死均加重,笔者 认为可能是凋亡不足以完全清除受损肝细胞,越来越 多的受损肝细胞在外部炎症刺激及内环境改变影响下 出现坏死,从而导致大片坏死灶的出现。 早在1988年,Laster等 就认为肿瘤坏死因子 (TNF) 在不同细胞中、不同量情况下,可诱发细胞坏 死或凋亡。王俊学等 则证实肝细胞凋亡过程中有 TNFot的参与。TNFot在核内、核外均可诱导肝细胞凋 亡,且调亡程度与TNFot剂量呈正相关 J。而姚燕珍 等ll 曾通过实验证实胆道感染时TNFa明显增高。 TNFot在胆道感染时出现明显增高,究其原因,可能与 胆道感染时体内产生大量的内毒素,从而刺激机体产 生了包括TNFc ̄在内的大量细胞因子和趋化因子有 关_】卜 。此外,研究发现,大鼠胆道感染后存在诱导型 一氧化氮合酶(iNOS)的持续高表达 ,而iNOS被认 为可诱导产生过高浓度的NO,产生细胞毒作用。赵昱 等¨ 发现iNOS来源的NO可促进神经细胞凋亡的发 生。而有研究证实NO在肝功能受损过程中起到了一 定的作用¨引,在肝细胞中其是否能如神经细胞及卵泡 细胞中一样诱发肝细胞凋亡有待于进一步研究。 目前针对细胞凋亡相关基因的研究多与Bcl一2 家族有关,Bcl一2家族蛋白包括Bcl一2、Bcl—XL、 Mcll、Bax、Bak、Bim、Bid等,分为促凋亡基因及抑制凋 亡基因两大类 。Bax、Bcl一2分别作为促凋亡基因 和抑制凋亡基因的代表被广泛研究 卜埔 ,作为同源 蛋白,两者各自本身可形成同源二聚体或二者结合成 异源二聚体,其结合形式取决于二者的比例。除异源 二聚体较稳定,无诱导或拮抗凋亡作用外,当Bax自 身形成二聚体时,促凋亡效果更为明显,而当Bcl一2 自身形成二聚体时,抑制凋亡作用更大。当组织中一 种基因表达超出正常比例时,稳定的异源二聚体将分 解,多表达出的相应蛋白形成自身二聚体的数量增 加,从而表现出相应的凋亡调控功能 。本实验选 取Bax及Bcl一2作为检测基因,结果显示:与对照组 相比,Bcl一2在实验6、12 h组中表达减少,但差异无 统计学意义(P>0.05),在24及48 h组表达明显减 少(P<0.05);与12 h组相比,24及48 h组表达明显 减少(P<0.05)。Bax在所有实验组中表达较对照组 明显增加,其差异具有统计学意义(P<0.05);但各实 验组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。从以上结 果可以看出,Bax的变化更多体现在实验结束后较短 时问之内(<6 h),而Bcl一2的变化则在24~48 h问 更明显。而这种变化与Tunnel结果中出现6—12 h 及24~48 h两阶段凋亡指数的明显变化一致。笔者 推断,结合Bax与Bcl一2的生物特性,较早阶段的凋 亡出现与早期Bax蛋白表达的明显增多有关,而持续 一段时间之后出现的明显凋亡则可能和Bcl一2的减 少有一定关系。 由此可见,急性胆道感染后肝细胞在短时间内即 会出现细胞凋亡,并且贯穿于急性胆道感染始终,而 其发生可能与多种机制相关,进一步研究其可能的发 生机制,从而干预胆道感染时肝细胞凋亡这一过程, 可能会对胆道感染的治疗提供更为有效的支持。 参考文献: [1] KERR JFR,WYL LlE AH,CURRIE AR.Apoptosis:a basic bi— ological phenomenon with wide ranging implications in tissue kinetics[J].Br J Cancer,1972,26(4):239—257. 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