高氧暴露抑制新生小鼠肺血管内皮细胞Sox17的表达
2020-02-05
来源:易榕旅网
・462・生堡垦芒堕芏苤查!!!i生!旦箜!!鲞筮!塑£!也!!!!i!型M!i:!塑:!!!!:№!:!!:堕!:!实验研究高氧暴露抑制新生小鼠肺血管内皮细胞Sox17的表达朱建幸夏红萍王利张凯【摘要】发生机制。目的方法观察高氧暴露对新生小鼠肺组织Soxl7表达的影响,探讨肺血管发育受阻的生后6h内的健康新生C57BI/6J小鼠共32只,随机分为高氧组和空气组,每组16只。高氧组小鼠置于氧体积分数为85%的氧舱中。分别于生后7和14d,每组各取8只小鼠,取肺组织行形态学检测,并计算从呼吸性细支气管中心至最近纤维隔或胸膜直线上的肺泡数,即辐射状肺泡计数(radialalveolarcounts,RAC)。免疫组织化学染色检测肺血管Soxl7蛋白表达。与生后7d比较,空气组小鼠生后14d的肺组织结构日逆转录聚合酶链反应技术检测肺组织中Soxl7mRNA的表达。蛋白质印迹技术检测Soxl7蛋白含量。统计学方法采用独立样本t检验。结果趋成熟,肺泡数量增加,大小均一,肺泡间隔逐渐变薄;而高氧组小鼠生后14d肺泡数量增加较缓慢,肺泡结构简单化,大小不一。Soxl7蛋白主要表达在肺动脉、肺静脉和肺泡毛细血管内皮,以及肺泡上皮细胞。生后7和14d时,高氧组RAC值均低于空气组『分别为(3.7±O.7)与(5.0±0.8),(5.3±0.6)与(8.3±O.9)个1,差异均有统计学意义(t值分别为3.057和8.148,P值均<O.01)。生后7和14d,高氧组Soxl7mRNA水平均低于空气组(分别为0.62±0.10与0.884-_0.1l,0.44±0.06与O.90±0.15),差异均有统计学意义(t值分别为3.607和6.926,P值均<0.01)。生后7d和14d,高氧组Soxl7蛋白含量也低于空气组(分别为O.32±0.04与0.76±0.04,o.36±O.07与0.96±O.06),差异均有统计学意义(t值分别为3.102和8.42l,P值均<0.01)。结论高氧可能通过抑制肺组织Soxl7的表达,从而导致肺血管发育不良。【关键词】支气管肺发育不良;SoxF转录因子类;内皮,血管;动物,新生;小鼠ExposureofhighconcentrationoxygeninhibitsSoxl7expressioninvascularendothelialcellsofneonatalmicelungsWangLi,ZhangKai,ZhuJianxing,XiaHongping.DepartmentofNeonatology,XinhuaHospitalShanghaiJiaoTongUniversityAffiliatedtoSchoolofMedicine,Shanghai200092,ChinaCorrespondingauthor:XiaHongping,Email:xiahp@yahoo.CornTo【Abstract]ObjectiveexpressionvascularstudytheeffectsofhighconcentrationoxygenexposureontheSoxl7ofvascularendothelialcellsofneonatalmicelungs,andtoexplorethepathogenesisofblockedlungThirtytwodevelopment.MethodsC5781/6Jnewbornmicewithinsixhoursafterbirthwererandomlyairdividedtohyperoxiaoxygen.Eightgroup(n=16)androomgroup(n=16).Miceofhyperoxiagroupwereexposedto85%miceofeithergroupweresacrificedat7and14daysafterbirthrespectivelytoobservethelungonmorphologyandcalculateradialalveolarcounts(RAC),whichisthenumberofalveolithecenterofrespiratorybronchiolestothenearestvesselswasdetectedbythestraightlinefromfibrousseptaorthepleura.Sox17expressioninthereversepulmonaryimmunohistochemicalstaining.Sox17mRNAwasmeasuredbytranscriptionpolymerasewaschainreaction.Soxl7proteinlevelwasmeasuredbyResultsWesternblot,Twoindependentsamplesf—testmaturedwithmoreusedforstatisticalanalysis.Comparedwithday7,thelungstructuresononuniformedalveotiandtheseptasbecamethinnerslowlywithondayt4inroomairgroup.However,thelungsdevelopedday14inhyperoxiasimplifiedandnon—uniformedalveoligroup.TheSoxl7proteinwaspositiveasendothelialcellsofpulmonaryarteries,veinsandalveolarcapillarys,aswellthealveolarepithelialcells.DOI:10.3760/cma.j.issn.1007—9408.2015.06.015基金项且:国家自然科学基金(81200458);上海市卫生局科研课题(20114131)作者单位:200092上海交通大学医学院附属新华医院新生儿科通信作者:夏红萍,Email:xiahp@yahoo.com万方数据主堡国亡匡堂盘查!!!!生i旦箜!!鲞箜!塑垒!也!!!堕!型M!虫!婴:!!!!:№!:!!:盟!:!TheRAConday7andday14inVShyperoxiagroupwerebothlowerthanthatinroomairgroupr3.7±0.7onVS5.0±0.8,5.3±0.68.3±0.9,respectively,t=-3.057and8.148,bothP<0.01).Soxl7mRNAroomairgroup(O.62±0.10onVSday7andday14inhyperoxiagroupwerebothlowerthanthatinVSO.88±0.11,0.44±0.06in0.90±0.15,t=3.607and6.926,bothP<0.01).Soxl7proteinlevelbothloweredthanthatinroomairgroupf0.32±0.04P<O.01).ConclusionsExposureofVSday7andday14VShyperoxiagroupwere0.76±0.04,0.36±0.070.96±0.06.t=-3.102andcause8.421,bothhighconcentrationofoxygenmayimpairmentoflungvasculardevelopmentbyinhibitingSoxl7expressioninlungsofneonatalmice.words【Key1Bronchopulmonarydysplasia;SoxFtranscriptionfactors;Endothelium.vascular;Animals,newborn;Mice支气管肺发育不良(bronchopulmonarydysplasia,BPD)是早产儿最常见的一种慢性肺部疾病。重症BPD患儿的病死率可达30%~40%,存活者常有慢性肺功能与气体交换异常,严重影响患儿生长发育及生活质量[qoBPD的病理改变以肺泡和肺血管发育成熟障碍为特征【2]。目前,越来越多的证据表明,肺血管的形成和成熟对肺泡发育及生后肺泡结构的维持都有重要作用,肺血管发育成熟受阻可能在BPD发病中占据重要位置【3】。Soxl7基因属于Sox转录因子家族,参与性别决定和分化、神经发生、软骨形成等一系列发育过程。Sox基因家族的保守基序高迁移率族蛋白盒(highmobilitygroup—box,HMG)可与DNA序列特异结合,其编码的蛋白是重要的转录调控因子【4】。近年研究发现,用,Soxl7可通过在心血管系统中的组织差异性表达,诱导心血管轴形成及原始心环结构发育【5】。关于高氧暴露后肺组织Soxl7表达的变化,目前国内外尚未检索到相关的文献报道。本研究观察高氧暴露对新生小鼠肺组织Soxl7表达的影响,探讨肺血管发育受阻的发生机制。材料与方法一、实验动物模型构建及分组生后6h内的健康新生C57BI/6J小鼠共32只,由上海交通大学医学院附属新华医院动物实验室提供[动物许可证号:SCXK(沪)2013—0016],随机分为高氧组和空气组,每组16只。高氧组小鼠置于氧体积分数为85%的氧舱中,每天开箱约半小时用于添加饲料及更换垫料。2组的母鼠每天互换,以避免母鼠氧中毒影响哺乳质量。二、实验方法1.标本收集与处理:分别于生后7和14d,每组各取8只小鼠,3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉。迅万方数据mRNA和蛋白含量。从主支气管注入4%多聚cmH,O(1cmH,O=0.098kPa),维5min。将左肺置于4%多聚甲醛固定液中4cC2.肺组织形态学检测:取左肺石蜡块,5恤m(radialalveolarcounts,RAC),反映终末呼吸单3.免疫组织化学染色检测肺血管Soxl7蛋白表h;Cruz公司)4cC过夜,rain,加入生物素一min,二氨基联4.逆转录聚合酶链反应(polymerasechainmRNASTAT一60(美国Tel—Test公司)提ul,反应条件为95cC10min,95℃lS,速剪开胸腔,气管插管保持肺充气状态。用生理盐水通过肺主动脉冲洗肺血管内血液后,结扎右支气管,迅速切取右肺,保存于一80℃冰箱,用于检测Soxl7甲醛,压力25持l过夜,乙醇梯度脱水,常规石蜡包埋切片,用于检测肺组织形态学及Soxl7蛋白表达情况。连续切片,HE染色,光镜下观察肺组织发育情况及病理改变。计算从呼吸性细支气管中心至最近纤维隔或胸膜直线上的肺泡数,即辐射状肺泡计数Sox转录因子在心血管系统的发育过程中起重要作位的肺泡数,衡量肺泡化程度【6]。每只小鼠取5张切片,每张切片取5个不同视野,取平均值。达:常规脱蜡、水化,1.7%过氧化氢去除内源性过氧化物酶;微波辐射抗原修复,4%马血清封闭2加入Soxl7一抗(美国Santa加人生物素化二抗室温孵育30辣根过氧化物酶复合物室温孵育30苯胺(diaminobenzidine,DAB)显色;核固红复染、脱水、封片。染色呈棕黄色颗粒为阳性。reaction,PCR)技术检测肺组织中Soxl7的表达:Soxl7和B一肌动蛋白引物均由上海生工生物技术有限公司合成。取右上中肺叶,用总RNA提取试剂RNA取纯化组织中总RNA。采用RNA逆转录试剂盒(美国Invitrogen公司)将RNA逆转录为cDNA。使用StepOnePlus实时荧光定量PCR仪(美国ABI公司)进行cDNA扩增反应,采用TaqMan基因表达分析法对PCR扩增产物进行数据采集及分析,反应体系为20・464・生堡国亡堡堂盘查垫!§生i旦箜!!鲞箜!塑£!垫!!!堕!坐丛!i:!堑:!!!!:№!:!!:堕!:160℃20S,反应共40个循环。5.蛋白质印迹技术检测Soxl7蛋白含量:采用含苯甲基磺酰氟的放射免疫沉淀(radioimmunoprecipitationassay,RIPA)裂解液(美国SantaCruz公司)提取右下肺组织总蛋白,聚氰基丙烯酸正丁酯比色法定量。取50斗g待测蛋白按序加样,聚丙烯酰胺凝胶电泳后转移至硝酸纤维膜上。5%脱脂牛奶室温下封闭2h,加入Soxl7单克隆抗体(1:300),4℃孵育过夜,辣根过氧化物酶标记的二抗(1:1500)常温孵育2h,电化学发光,曝光lmin。由ChemiDo-cXRS图像采集系统(美国Bio—Rad公司)采集图像。以B一肌动蛋白(1:3000)作为内参照。三、统计学分析采用SPSS10.0统计软件。正态分布的计量资料以i±S表示,组间比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。结果一、肺组织病理学改变与生后7d比较,空气组小鼠生后14d的肺组织结构日趋成熟,肺泡数量增加,大小均一,肺泡间隔逐渐变薄;而高氧组小鼠生后14d肺泡数量增加较缓慢,肺泡结构简单化,大小不一,见图1。生后7和14d时,高氧组RAC值均低于空气组,差异有统计学意义。见表l。二、肺组织Soxl7蛋白定位及表达Soxl7蛋白主要表达在肺动脉、肺静脉和肺泡毛细血管内皮,以及肺泡上皮细胞,见图2。生后7和14d,高氧组肺组织Soxl7表达较空气组均明显减少,见图3。三、肺组织Soxl7mRNA的表达生后7和14d,高氧组Soxl7mRNA水平均低于空气组,差异有统计学意义。见表1。四、肺组织Soxl7蛋白含量生后7和14d,高氧组Soxl7蛋白含量均低于空气组,差异有统计学意义。见表l和图4。讨论BPD是发生于新生儿期的慢性肺部疾病,多见于长期氧疗和机械通气的早产儿。“新型”BPD以肺泡及肺血管发育不良为主要特征Ⅲ。传统观念认为,肺血管的发育是被动的,随着气道生长而发育,万方数据一一空气组生后7一一图1空气组和高氧组小鼠肺组织病理改变(HE×200)A:d:肺泡结构均~.大小一致;B:高氧组生后7d:肺泡大小不均一,部分肺泡有融合现象;C:空气组生后14d:肺泡数目较7d时明显增多,肺泡结构均一;D:高氧组生后14d:肺泡数量明显减少,肺泡结构简单化,大小不一一一.:;~:?≤莨。妻一+7.广●、、L,.~≯立.’“≥:0X’号、,_I、.、..I≯:.。j/;鼍々犍,:-I√j’▲....:j,≯.名辩建羞《≤一砖参一藜麓空气组7d高氧组7d空气组14d高氧组14dSoxl7●—_———■■—■●●——●p一肌动蛋白'●—,'——,——-'—■●图4蛋白质印迹技术检测空气组和高氧组小鼠肺组织Soxl7蛋白含量生后7和14d,高氧组Soxl7蛋白含量均低于空气组主堡国芒匿主苤查!!!!芏!旦箜!!鲞箜!塑£!也!!幽!型丛四:!业:垫!!:№!:!!:丝!:i表12组小鼠生后7和14d时肺组织RAC值、Soxl7mRNA及蛋白含量比较(;±S)注:RAC:辐射状肺泡计数(radialalveolarcounts)但Merritt等【812009年发表的研究显示,正常的肺泡发育需要正常的肺微血管形成,血管生长促进了肺泡发育,血管的良好形成也有助于生后正常肺泡结构的维持。Bhatt等p1对BPD死亡患儿肺组织的研究同样发现,发育不良的肺泡伴随肺微血管数量减少和形态变异,且血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)及其受体的表达也随之降低。在肺发育的小管期和囊泡期,阻断肺血管发育会造成肺泡发育障碍和肺组织结构发育不良p】。末端肺组织和肺微血管的协调发育是肺泡正常发育的重要基础,可能因为肺微血管系统不仅可以为末端肺组织提供所需营养,还可以通过加强上皮细胞与内皮细胞之间的信息传递来促进肺泡发育B1。另外,肺微血管系统发育能有效地促进次级纵隔的形成,推进肺泡化进程[1010有研究提出,在肺发育的重要时期通过干扰血管发育的关键因子如VEGF等,可以干扰肺泡化进程的正常进行,进而导致肺发育不良【11-13]。本研究组2011年发表的研究显示,持续吸人高氧可导致新生大鼠肺组织血管生成素一l表达减少及肺血管发育障碍¨41。血管形成包括血管发生和血管生成2个过程。在血管形成过程中,需要多种血管因子参与。Sox因子属于转录因子超家族成员,其产物具有1个HMG基序保守区,可通过与其他转录因子作用形成复合体,参与早期胚胎发育及诱导终末胚胎分化过程H】。在鼠胚胎研究中发现,SoxF亚族包括Sox7、Soxl7及Soxl83个成员,均分布于血管内皮细胞中,对早期胚胎心脏生长及血管系统发生起到重要调控作用¨51。SoxI7/Soxl8双敲除小鼠胚胎发育至交配后8.75d时,先后出现前背主动脉、心脏前部及心内膜层异常融合等现象,提示Sox7、Soxl7及Soxl8可能通过时间或空间差异性表达,分别在胚胎或生后血管发育的不同时期起到主要调控作用¨61。只有Soxl7表达于肠道内胚层结构中,对后续内胚层脏器发育及分化进行调控…】。在鼠胚胎基因敲除研究中发现,Soxl8无效突变小万方数据鼠可正常存活,但Soxl7/Soxl8同时突变的小鼠,多因血管化进程受阻而出现生后死亡或雌鼠不育现象[16,1Sl。Sakamoto等[51通过血小板内皮黏附因子(plateletendothelialcelladhesionmolecule,脉腔扩张等血管发育受阻现象,并进一步导致心环结构畸形。近年有研究发现,Sox基因家族的一些成员与Wnt/B—catenin信号通路关系密切[19-20]。另外,在心脏与血管发育过程中,SoxF亚族成员可以通过影响VEGF与胎肝激酶一1的表达,进而影响血管内皮细胞及心肌细胞的分化,而VEGF已被多数研究证实在肺血管发育过程中起到关键作用[211。关于高氧暴露对Soxl7在新生小鼠肺组织中表达的影响,迄今国内外未检索到相关文献报道。本研究中,高氧暴露后14d,新生小鼠肺组织结构紊乱,肺泡数量减少,结构简单和囊泡化,与早产儿BPD的病理表现相似。Soxl7蛋白主要表达在肺血管内皮细胞,且在新生小鼠高氧暴露7和14d后,肺组织Soxl7的mRNA和蛋白含量均明显降低,提示高氧可能通过抑制肺组织Soxl7的表达,从而导致肺血管发育不良。对于高氧抑制肺血管Soxl7表达的具体发生机制,以及是否能通过上调Soxl7的表达而促进BPD的血管发育,仍有待进一步研究。参考文献【1]McLeodA,RossP’MitchellS,eta1.Respiratoryhealthinatotalverylowbirthweightcohortandtheirclassroomcontrols[J].ArchDisChild,1996,74(3):188—194.[2】Th6baudB,AbmanSH.Bronchopulmonarydysplasia:Wherehaveallthevesselsgone?Rolesofangiogenicgrowthfactorsinchroniclungdisease[J】.AmJRespirCritCareMeal,2007,175(10):978—985.【3】StenmarkKR,AbmanSH.Lungvasculardevelopment:implicationsforthepathogenesisofbronchopulmonarydysplasia[J],AnnaRevPhysiol,2005,67:623—661.【4]FosterJW,Dominguez—steglichMA,GuioliS,etal,CampomelicPECAM)血管染色研究心脏血管发育时发现,Soxl7敲除小鼠可出现后背主动脉形成延迟、主静・466・主堡国亡匡堂苤查垫!!生!旦筮!!鲞笠!塑堡!垫!里!巫!型丛!i:!塑:!!!!:塑!:!!:堕!:!dysplasiaandautosomalSRY—relatedsexreversalcausedbymutationsinan2009,1l(11):927—930.[14]gene[J].Nature,1994,372(6506):525—530.梁斐,朱建幸,夏红萍,等.高氧对新生大鼠肺血管发育及肺组织血管生成素1表达的影响[J】中华儿科杂志,201l,49(11):834—838.[5]SakamotoY,HaraK,Kanai—AzumaM,eta1.RedundantrolesofSox17andSox18inearlycardiovasculardevelopmentofmouseembryos[J].BiochemBiophysResCommun,2007,[15]YoungN,HahnCN,PohA,eta1.EffectofdisruptedSOXl8transcriptionfactorfunctionon360(3):539—544.[6】BetztoolP’NerlichA,BusslerJ,eta1.Radialalveolarfortheestimationoffetalcountasatumorgrowth,vascularization,andendothelialdevelopment[J].JNatlCancerlnst,2006,age[J].IntJLegalMed,1997,[16]SH.Bronchopulmonary98(151:1060—1067.MatsuiT,Kanai—AzumaM,HaraK,eta110(2):52—541.Redundantrolesofin【7]KinsellaJP,GreenoughA,AbmanSoxl7andSoxl8inpostnatalangiogenesismice[J].JCelldysplasia[J].Lancet,2006,367(9520):1421—1431.[8]MerSci,2006,119(Pt17):3513[17】Kanai—Azumadefinitive3526.rittTA,DemingDD,BoYntonBR.The”new”M,KanaiY,GadJM,eta1.DepletionofinSoxl7一nullmutantbronchopulmonarydysplasia:challengesandcommentary[J].gutendodermmice[J】.SeminFetalNeonatalMed,2009,14(6):345—357.aDevelopment,2002,l29(1O):2367—2379.are[9]9BhattAJ,PryhuberGS,HuyckH,et1.Disruptedpulmonary[18]PennisiD,BowlesJ,NagyA,eta1.Micenullforsoxl8viableanddisplayavasculatureanddecreasedvascularendothelialgrowthfactor,Fit—l,andTIE2inhumaninfantsdyingwithbronchopulmonarymildcoatdefect[J].MolCellBiol,2000,20(24):933l一9336.【19】KormishJD,SinnerD,ZornAM.InteractionsfactorsandbetweenSOXdysplasia[J】.AmJRespirCritCareMed,2001,164(10Pt197l一1980.1):Wnt/beta—cateninsignalingindevelopmentand[10]ChariNS,McDonnellTJ.TheSonichedgehogsignalingnetworkindevelopmentanddisease[J】.DevDyn,2010,239(1):56—68.【20]TamashiroDA,Alarc6nVB,MarikawaYEctopicexpressionofmouseSryinterfereswithneoplasia[J].AdvAnatPathol,2007,14(5):344—352.Wnt/beta—cateninsignalinginmouselines[J].BiochimBiophysActa,周丽,李秋平,封志纯.肺微循环受损与支气管肺发育不良【J].中华围产医学杂志,2013,16(10):598—601.[12]HosfordGE,OlsonDM.Effectsofhyperoxiareceptors,andHIF一2alphainthenewbornPhysiolLungCellMolratonembryonalcarcinomacell2008,1780(12):1395—1402.VEGF,its[21]WatJJ,WatMJ.Sox7invasculardevelopment:review,insightsandpotentiallung[J].AmJmechanism[J].IntJDevBiol,2014,58(1):l一8.Physiol,2003,285(1):L161—168.[13]冯海燕,陆爱珍,张晓波,等.高浓度氧对新生大鼠肺血管内皮生长因子及其受体表达的影响[J】.中国当代儿科杂志,(收稿日期:2015-02—02)(本文编辑:李醒)・启事・《中华围产医学杂志》2015年征订启事《中华围产医学杂志》是由中国科学技术协会主管、中华医学会主办、北京大学第一医院承办的中华医学会系列杂志之一。围产医学是产科和新生儿科密切合作共同研究的一个新学科。本刊1998年创刊,是我国围产医学领域唯一的一本学术期刊。本刊以“贯彻党和国家对卫生工作的方针及《中文核心期刊要目总览》。本刊也是中国学术期刊(光盘版)和WHO西太区医学索引(WPRIM)的收录期刊。20l5年在第四届《中国学术期刊评价研究报告(武大版)(2015—2016)》中被评为“RCCSE中国核心学术期刊(A一)”。在2014年版《中国科技期刊引证报告(核心版)》中,本刊影响因子为0.683;《中国科技期刊引证报告(扩刊版)》中,本刊影响因子为1.068。本刊2015年为月刊,铜版纸印刷,大16开,每期增加至80页。2015年每期定价20元,全年240元,每月16日政策,贯彻理论与实践、普及与提高相结合的方针,反映我国围产医学f临床、科研工作的重大进展,促进国内外围产医学领域的学术交流”为办刊宗旨,反映基础、临床与预防医学和社会学等相关学科中有关围产医学的新理论、新技术,旨在为我国围产医学工作者提供一个学术交流、信息传递和了解国内外围产医学发展动态的窗口与平台。本刊主要栏目出版。国内外公开发行,邮发代号:82—887。读者可到当地邮局订阅,或直接与编辑部联系,地址:北京市西城区西安门大街l号,北京大学第一医院有述评、专家笔谈、论著、实验研究、综述、讲座、临床科研、病例报告、国外医学动态、标准・方案・指南等。《中华围产医学杂志》编辑部。邮编:100034。咨询电话:010—6651本刊2000年被收入国家科技部“中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)”、“中国核心期刊(遴选)数3519转802。电子信箱:zhonghuaweichan@163.corn。本刊编辑部本刊订阅方式也可通过本刊微信平台“zhwcyxzz”获得。据库”,20l1年起为月刊,2012年被收入北京大学图书馆万方数据高氧暴露抑制新生小鼠肺血管内皮细胞Sox17的表达
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
王利, 张凯, 朱建幸, 夏红萍, Wang Li, Zhang Kai, Zhu Jianxing, Xia Hongping200092,上海交通大学医学院附属新华医院新生儿科中华围产医学杂志
Chinese Journal of Perinatal Medicine2015,18(6)
引用本文格式:王利.张凯.朱建幸.夏红萍.Wang Li.Zhang Kai.Zhu Jianxing.Xia Hongping 高氧暴露抑制新生小鼠肺血管内皮细胞Sox17的表达[期刊论文]-中华围产医学杂志 2015(6)