热应激下去甲肾上腺素对结肠紧密连接蛋白表达的影响

Effects of norepinephrine on colonic tight junction protein expression during heat stress.

作者信息Yan Luo, Huiming Ma, Shibo Niu, Xu Li, Lihong Nie, Guanghua Li
PMID33747161
发布时间2021-05
DOI10.3892/etm.2021.9865

实验完整度

包含大鼠热暴露模型、Caco-2细胞实验、Western blot、免疫荧光、免疫组化、ELISA等实验,但缺乏机制验证和动物体内功能验证。

主要模型

大鼠热暴露模型 Caco-2人结肠上皮细胞系

重点核对

动物分组:对照组与热暴露组,每组7只雄性Sprague-Dawley大鼠 热暴露条件:32±0.1˚C,相对湿度54±5%,连续24小时热暴露9天 NE处理浓度:0、5、10、20、40、60、80 µM(6小时),10、20、40、60、80、100、120、160 µM(24小时) NE处理时间:6小时和24小时 细胞活力检测:CCK-8 assay,OD450 nm

摘要

由人类和动物内部或外部环境变化引起的应激导致肠上皮损伤,其方式与肠屏障功能受损有关。然而,应激激素去甲肾上腺素(NE)在屏障功能损伤中的作用仍知之甚少。在本研究中,采用大鼠热暴露模型观察结肠中紧密连接蛋白Occludin和zonula occludens-1(ZO-1)以及蛋白酶激活受体2(PAR-2)和瞬时受体电位锚蛋白1通道(TRPA1)的变化。使用ELISA试剂盒检测血浆NE水平。使用不同浓度的NE培养人结肠细胞系Caco-2 6和24小时,通过Cell Counting Kit-8测定法检测细胞活力,同时通过蛋白质印迹法和免疫荧光检测Caco-2细胞中Occludin、ZO-1、PAR-2和TRPA1的表达水平,并在大鼠结肠组织中使用免疫组织化学检测。尽管大鼠结肠黏膜没有明显的组织学损伤,但热暴露后紧密连接蛋白Occludin和ZO-1的表达水平降低。此外,热暴露增加PAR-2表达。结果发现,与对照组相比,热暴露组TRPA1表达集中在结肠腔表面。给予递增浓度的NE 6小时后,处理不影响细胞活力。此外,应用NE 24小时后,随着NE浓度从10 μM升高至100 μM,细胞活力逐渐增加。然而,当细胞用120和160 μM NE处理时,未观察到活力的显著增加。当应用10 μM NE 6或24小时时,Occludin表达降低。相比之下,60 μM NE在6小时组显著下调Occludin表达,但在24小时组引起不显著的降低。发现10 μM NE处理6小时后ZO-1表达上调,而10 μM NE处理24小时后观察到下调。应用NE 6和24小时后PAR-2蛋白表达增加,但60 μM NE处理后不增加。此外,NE处理不影响TRPA1表达,但在热暴露后大鼠结肠中观察到黏膜腔侧阳性染色增加,似乎集中在腔侧细胞中。总的来说,目前的结果提示紧密连接蛋白Occludin和ZO-1以及PAR-2的表达可以被NE调节,这可能有助于热应激期间观察到的屏障功能损伤。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
热应激下,去甲肾上腺素是否调节结肠紧密连接蛋白(Occludin和ZO-1)以及PAR-2和TRPA1的表达,从而影响屏障功能?
核心机制
热应激导致血浆NE水平升高,NE直接调节紧密连接蛋白Occludin和ZO-1以及PAR-2的表达,可能导致屏障功能损伤。TRPA1表达模式改变,但NE对其蛋白表达无显著影响。
主要证据
通过大鼠热暴露模型观察到Occludin和ZO-1表达降低、PAR-2增加和TRPA1分布改变;Caco-2细胞中NE处理调节Occludin、ZO-1和PAR-2表达,但不影响TRPA1总蛋白水平。
研究意义
研究提示NE可能是应激状态下肠屏障功能损伤的直接调节因素,为理解应激相关肠道疾病机制提供基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

热暴露动物模型建立

建立热应激大鼠模型,观察热应激对体重和结肠组织的影响。

雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组和热暴露组,热暴露组在32±0.1˚C下进行适应性热暴露和连续9天24小时热暴露。

2

组织学评估

评估热应激是否引起结肠黏膜组织结构损伤。

取大鼠远端结肠进行H&E染色,在光镜下观察组织形态。

3

血浆NE水平检测

验证热应激是否导致循环去甲肾上腺素水平升高。

收集大鼠血浆,使用ELISA试剂盒检测NE水平。

4

结肠组织蛋白表达检测

观察热应激对结肠组织中Occludin、ZO-1、PAR-2和TRPA1表达和定位的影响。

使用免疫组织化学染色检测大鼠结肠组织中四种蛋白的表达和分布。

5

细胞活力检测

评估NE处理对Caco-2细胞活力的影响。

Caco-2细胞用不同浓度NE处理6或24小时,CCK-8法检测细胞活力。

6

细胞蛋白表达检测

研究NE处理对Caco-2细胞中Occludin、ZO-1、PAR-2和TRPA1表达的影响。

Caco-2细胞用NE处理,通过Western blot检测蛋白表达,并通过免疫荧光观察蛋白定位。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Sprague-Dawley大鼠----
兔多克隆抗PAR-2抗体BIOSSbs-1178R
兔单克隆抗Occludin抗体Abcamab216327
兔多克隆抗ZO-1抗体BIOSSbs-1329-R
兔多克隆抗TRPA1抗体Abcamab58844
两步法免疫组化检测试剂盒ZSGB-BIOPV-9001
DAB显色试剂盒ZSGB-BIOZLI-9018
ELISA试剂盒ElabscienceEL-0047C
DMEM培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Clark Bio OfficeFB35015
青霉素和链霉素Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
细胞计数试剂盒-8BestBio ScienceBB-4202-2
酶标仪Thermo Fisher Scientific, Inc.1420 Victor3
BCA全蛋白提取试剂盒Nanjing KeyGen Biotech Co., Ltd.KGP250
BCA蛋白浓度测定试剂盒Nanjing KeyGen Biotech Co., Ltd.KGPBCA
PVDF膜EMD Millipore--
抗Occludin抗体Abcamab216327
抗ZO-1抗体BIOSSbs-1329-R
抗TRPA1抗体Abcamab58844
抗PAR-2抗体BIOSSbs-1178R
β-肌动蛋白抗体ZSGB-BIOTA09
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgG二抗ZSGB-BIOZB2301
抗小鼠IgG二抗ZSGB-BIOZB2305
增强化学发光检测试剂Affinity Biosciences--
牛血清白蛋白BiotoppedB1010
FITC标记的山羊抗兔二抗BIOSSbs-0295G-FITC
含DAPI的封片剂Beijing Leagene Biotech Co., Ltd.DZ0125
Olympus荧光显微镜Olympus Corporation--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、体重、年龄、性别、随机分组方式、每组数量、热暴露温度、湿度、光周期、适应方案、热暴露持续时间
阅读提示:Materials and methods: Animals
组织制备
麻醉方式、麻醉剂剂量、组织取材位置和大小、固定液浓度和时间
阅读提示:Materials and methods: Tissue preparation
细胞培养
细胞系来源、培养基成分、血清浓度、抗生素浓度、培养条件、细胞汇合度、传代次数
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
细胞活力检测
细胞接种密度、NE处理浓度、处理时间、CCK-8孵育时间、检测波长
阅读提示:Materials and methods: Cell viability detection using a Cell Counting Kit (CCK)-8 assay
蛋白表达检测
抗体类型、稀释比例、孵育条件、蛋白上样量、SDS-PAGE浓度、封闭条件、显色方法
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis and Immunofluorescence