细胞外信号调节激酶活化在慢性支气管哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖中的作用

本文旨在探讨细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase,ERK）在慢性支气管哮喘大鼠气道平滑肌细胞（airway smooth muscle cells,ASMCs）增殖中的作用。建立慢性哮喘大鼠模型,用ERK激动剂表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）和抑制剂PD98059干预慢性哮喘大鼠ASMCs的培养。采用流式细胞仪、四甲基偶氮唑盐（MTT）法、^3H-thymidine（TdR）掺入法和增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）免疫组织化学法检测ASMCs增殖情况,观察ERK信号通路对ASMCs增殖的影响。RT-PCR和Western blot检测ERK mRNA和ERK1／2、磷酸化ERK1／2（p-ERK1／2）蛋白的表达。与正常对照组ASMCs比较,慢性哮喘组ASMCs的G0/G1期细胞所占比例明显减少,S＋G2／M期细胞所占比例增高;吸光度（A490）值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量均明显增加,ERK mRNA、ERK1／2蛋白、P-ERK1／2蛋白的表达量以及ERK活化率显著增高。经PD98059干预之后,慢性哮喘组ASMCs的S＋G2／M期细胞所占比例、A490值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量明显降低,ERK mRNA、ERK1／2蛋白、p-ERK1／2蛋白的表达量以及ERK活化率显著降低。经EGF干预后,慢性哮喘组ASMCs的S＋G2／M期细胞所占比例、A490值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量进一步增高,而这一作用可以被PD98059抑制。以上结果提示,慢性哮喘大鼠ASMCs内源性增殖活性增加,ERK1／2参与其增殖活性的调控,ERK信号通路在哮喘气道重建的ASMCs增殖调控中具有重要作用。     

ERK信号通道调控大鼠气道平滑肌细胞的增殖与凋亡

 为了了解ERK信号通道对正常大鼠气道平滑肌细胞(airway smooth muscle cells, ASMCs)增殖与凋亡的调控. 通过对正常大鼠ASMCs原代培养,4～7代用于实验,以ERK激动剂表皮生长因子（EGF）和抑制剂PD98059干预ASMCs生长,采用RT-PCR和免疫荧光染色观察ASMCs上ERK mRNA和蛋白的表达,MTT法、^３Ｈ-TdR掺入法检测ASMC增殖,Hoechst染色和Annexin-Ⅴ FITC PI双染色法检测细胞凋亡,Western免疫印迹检测ERK1/2、磷酸化ERK1/2和procaspase-3蛋白的表达.结果发现ASMCs上存在ERK mRNA和蛋白的表达,与空白对照组比较,PD98059干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均减少(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均增高(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均降低, procaspase-3蛋白的表达增高.EGF干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均增高(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均下降(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均增高, procaspase-3蛋白的表达降低.P+E组无明显差异(P>0.05).ERK信号通道参与大鼠ASMCs增殖和凋亡的调控,ERK对大鼠ASMCs凋亡的调控与procaspase-3蛋白有关,这一发现将有助于对哮喘ASMCs异常增殖调控机制的深入研究.     

TNF—α对哮喘模型大鼠气道平滑肌细胞增殖及ERK1／2活性的影响

目的探讨TNF—α对哮喘大鼠气道平滑肌细胞（ASMCs）增殖及对ASMCs上ERK1／2mRNA、p-ERK1／2表达水平的影响。方法通过对哮喘模型大鼠ASMCs培养,分别以0．2μg／L、1．0μg/L、20μg/L TNF-α干预ASMCs生长。采用流式细胞仪、MTT法检测ASMCs增殖情况,观察不同浓度TNF—α对ASMCs增殖的影响。RT-PCR检测ASMCs上ERK1／2mRNA表达,免疫细胞化学染色法检测磷酸化ERK1／2蛋白的表达及定位。结果哮喘组ASMCsS期比例、A值、ERK1／2mRNA、p-ERK1／2蛋白的表达量分别为（34．45±2．08）％、（0．550±0．010）、（0．995±0．118）、（130．77±4．16）,与对照组（11．17±0．96）％、（0．292±0．008）、（0．576±0．098）、（163．82±1．38）比较均显著增高（均P〈0．01）。各TNF—α干预组ASMCs的S期比例、A值、ERK1／2mRNA和p-ERK1／2蛋白表达量与哮喘组比较均显著降低（均P〈0．01）,0．2μg/L和1．0μg／LTN-α组p-ERK1／2蛋白表达量高于对照组（P〈0．01）,20μg／L TNF-α组p-ERK1／2蛋白表达量与对照组比较无差异（P〉0．05）。结论与正常鼠相比,慢性哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖明显,处于S期的细胞比例明显增高。经TNF—α干预后,慢性哮喘大鼠气道平滑肌细胞处于S期的细胞比例减少,增殖减弱,TNF-α可能抑制慢性哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖。TNF—α可下调慢性哮喘大鼠气道平滑肌细胞上ERK1／2mRNA及p-ERK1／2表达,TNF-α可能通过抑制ERK信号转导通道的活性对气道平滑肌细胞的增殖进行调控。     

p-ERK1／2及ERK2mRNA在哮喘大鼠气道中的表达变化

目的探讨细胞外信号调节激酶在哮喘大鼠气道中表达变化及其对气道平滑肌细胞增殖的影响。观察细胞外信号调节激酶是否参与了哮喘气道重构这一病理过程。方法18只6周龄雄性wistar大鼠随机分为对照组、哮喘组、地塞米松干预组各6只。以腹腔注射10％卵蛋白和1％卵蛋白雾化吸入复制慢性哮喘模型。干预组在每次激发前给予地塞米松干预。用免疫组化与原位杂交法检测p-ERK1／2及ERK2mRNA在不同大鼠肺组织的表达程度,采用图像分析系统进行图象分析。结果（1）哮喘模型组气道壁面积和平滑肌厚度较对照组和干预组显著增加（P〈0．05）。（2）哮喘组p-ERK1／2及ERK2mRNA在大鼠肺组织的表达程度较对照组和干预组显著增加（P〈0．05）。（3）直线相关性分析显示,哮喘组气道壁面积和平滑肌厚度与大鼠肺组织中p-ERK1／2表达水平呈正相关（分别为r=0．858,r=0．848,P均〈0．05）,哮喘组气道壁面积和平滑肌厚度与大鼠肺组织中ERK2mRNA表达水平呈正相关,（分别为r=0．918,r=0．860,P均〈0．05）。结论哮喘大鼠肺组织p-ERK1／2及ERK2mRNA表达上调,并与气道重构密切相关,该结果提示细胞外信号调节激酶可能参与了气道重构中平滑肌的增殖过程。     

TGF-β_1对不同阶段哮喘模型大鼠气道平滑肌细胞增殖的作用

目的探讨TGF-β1对不同阶段哮喘大鼠气道平滑肌细胞（ASMCs）增殖的作用。方法建立2周、6周哮喘大鼠模型,分别以1μg/L、10μg/L和100μg/LTGF-β1干预ASMCs生长。采用流式细胞仪、MTT法检测ASMCs增殖情况,观察不同浓度TGF-β1对ASMCs增殖的影响。结果 2周和6周哮喘组ASMCs的S期比例、A值分别为（34.31±1.41）%、（35.96±3.46）%;（0.546±0.005）、（0.559±0.009）与对照组（12.24±2.64）%、（0.289±0.009）比较均显著增高（均P〈0.01）。2周、6周哮喘模型组的各TGF-β1干预组ASMCs的S期比例、A值与各自哮喘组比较均显著升高（均P〈0.01）,10μg/L和100μg/LTGF-β1组比1μg/LTGF-β1组对ASMCs增殖作用明显增加（P〈0.01）,10μg/LTGF-β1组和100μg/LTGF-β1组相比,ASMCs增殖细胞占细胞总数的百分比无明显变化,两种浓度增殖作用无有明显差别（P〉0.05）。而2周和6周哮喘组相比,加入不同浓度TGF-β1干预后的差别不大（P〉0.05）。结论与正常鼠相比,2周和6周哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖明显,处于S期的细胞比例明显增高,6周哮喘大鼠气道平滑肌较2周哮喘大鼠增殖更明显。经TGF-β1干预后,2周和6周哮喘哮喘大鼠气道平滑肌细胞处于S期的细胞比例增加,增殖增强,提示TGF-β1可能在哮喘早期阶段即可促进大鼠气道平滑肌细胞增殖,并促进各阶段哮喘大鼠气道平滑肌细胞持续增殖。     

雾化吸入雷公藤内酯醇对哮喘大鼠气道平滑肌增生及NF-κB、Bcl-2表达的影响

目的：探讨雷公藤内酯醇对哮喘气道重构及核因子-kappaB（NF-κB）、Bcl-2表达的影响。方法：将40只SD大鼠随机分为5组（n=8）：正常对照组（A组）;哮喘4周组（B组）;哮喘6周组（C组）;治疗4周组（D组）;治疗6周组（E组）。测定气道反应性并观察气道壁嗜酸性粒细胞浸润;图像分析软件测定支气管壁厚度、支气管平滑肌厚度及支气管平滑肌细胞核数量;免疫组织化学染色、Western印迹法检测PCNA、NF-κB、Bcl-2蛋白的表达,逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测Bcl-2mRNA表达。结果：①B组、C组NF-κB的蛋白表达量显著高于A组（P均〈0.01）,E组上述指标较B组、C组、D组均显著降低（P〈0.01、P〈0.01、P〈0.05）;②B组、C组Bcl-2蛋白及mRNA表达水平显著高于A组（P〈0.01）;E组蛋白表达量较B组、C组、D周组均显著降低（依次为P〈0.05、P〈0.01、P〈0.01）,mRNA表达水平与上述各组比较亦均显著降低（P〈0.01）,E组蛋白及mRNA表达水平与A组相比仍较高（依次为P〈0.05、P〈0.01）;③B组、C组PCNA的蛋白表达量明显高于A组（P〈0.01）;④B组及C组支气管壁厚度、支气管壁平滑肌厚度、支气管壁平滑肌细胞核数量均较A组明显增加（P〈0.01）,而E组上述指标较B组、C组、D组均显著降低（P〈0.01）;⑤B组、C组的气道反应性均高于A组（P均〈0.01）,E组较B组、C组、D组均显著降低（P〈0.01、P〈0.01、P〈0.05）。结论：哮喘气道平滑肌增生与气道平滑肌细胞（ASMCs）凋亡不足相关。NF-κB可能通过抑制ASMCs凋亡,参与哮喘气道高反应性及气道重构过程。雷公藤内酯醇可能通过下调NF-κB而抑制Bcl-2的表达,从而促进ASMCs凋亡、抑制气道平滑肌增生。     

地塞米松干预对哮喘大鼠气道形态、肺组织Galectin-8及ERK1/2表达的影响

为探讨地塞米松对哮喘大鼠气道形态、肺组织半乳糖凝集素-8(Galectin-8)、细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)表达情况的干预作用,本研究选取SPF级健康雄性SD大鼠30只,随机分为对照组、哮喘组和地塞米松组,每组10只,哮喘组和地塞米松组大鼠采用卵清白蛋白致敏与激发,建立大鼠哮喘模型。其中,地塞米松组在每次激发前给予地塞米松干预,对照组用生理盐水腹腔注射和雾化吸入。采用图像分析技术测定各组气道壁形态指标,免疫组化、RT-PCR检测Galectin-8、p-ERK1/2、Galectin-8 mRNA和ERK1/2 mRNA的表达。在气道壁厚度、平滑肌厚度、Galectin-8、ERK1/2表达上,哮喘组较对照组均显著增加(p0.05);地塞米松组较哮喘组均明显降低(p0.05),但仍高于对照组(p0.05)。相关性分析显示:哮喘组大鼠气道壁厚度、平滑肌厚度与Galectin-8、Galectin-8 mRNA、p-ERK1/2及ERK1/2 mRNA呈正相关。研究说明,Galectin-8和ERK1/2可能参与了大鼠哮喘气道重塑过程,而地塞米松干预可抑制气道壁厚度和平滑肌厚度,并显著降低Galectin-8和ERK1/2表达。     

气道平滑肌细胞Ryanodine受体亚型mRNA的表达及其在哮喘中的变化

目的:测定正常大鼠气道平滑肌细胞(ASMCs)中Ryanodine受体(Ryanodine receptor RyR)各亚型mRNA的表达以及在哮喘中的变化.方法:采用胶原酶消化法培养大鼠ASMCs,RT-PCR测定受体各亚型mRNA的表达.卵蛋白致敏并激发大鼠制备慢性哮喘模型,RT-PCR测定各受体mRNA表达水平的变化.结果:大鼠ASMCs中可见RyR1、RyR2和RyR3三种RyR亚型mRNA共表达,扩增片段测序结果与GenBank中登录的大鼠RyR1-3序列完全一致.制备的慢性哮喘模型中,病理切片显示平滑肌层及黏膜层明显增厚,RyR1的表达较对照组有明显的上调P＜0.05.结论:大鼠气道平滑肌细胞中RyR三种亚型共表达,提示存在着复杂的细胞内钙调节机制;并且RyR1在慢性哮喘的发生过程中可能起了一定的作用.     

血管平滑肌细胞中ERK通路与TGF-β_1/Smad通路的相互作用

目的:探讨血管平滑肌细胞(VSMC)中TGF-β/Smad与ERK信号转导通路是否存在相互调节关系。方法:原代培养的大鼠胸主动脉平滑肌细胞,分四组:①对照组,②TGF-β1组,③ERK阻断剂(PD98059)组和④TGF-β1+ERK阻断剂(PD98059)组。分别用Western blot法检测VSMC内Smad2/3、ERK1/2蛋白表达及磷酸化Smad2/3、磷酸化ERK1/2蛋白含量,RT-PCR方法测VSMC中Smad2、Smad3mRNA的表达。结果:①与对照组相比,TGF-β1组P-Smad2/3、P-ERK1/2蛋白含量增多(P0.05),ERK阻断剂组P-Smad2/3、P-ERK1/2蛋白含量减少(P0.05),TGF-β1+ERK阻断剂组P-Smad2/3、P-ERK1/2蛋白含量无差异;与TGF-β1组相比,TGF-β1+ERK阻断剂组P-Smad2/3、P-ERK1/2蛋白含量减少(P0.05)。各组间Smad2/3、ERK1/2蛋白表达无差异。②各组的Smad2、Smad3mRNA表达无差异。结论:TGF-β1诱导的Smad2/3蛋白磷酸化依赖ERK通路激活,但ERK通路对Smad2/3蛋白和mRNA表达水平无影响。     

细胞外信号调节激酶1/2信号通路在慢性哮喘模型大鼠支气管平滑肌细胞迁移功能变化中的调控作用

本研究旨在探讨细胞外信号调节激酶1／2(extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2)信号通路在慢性哮喘模型大鼠支气管平滑肌细胞(bronchial smooth muscle cells,BSMCs)迁移能力改变中的调控作用。应用卵清蛋白致敏和雾化方法制备大鼠慢性哮喘模型,体外培养大鼠BSMCs,采用免疫荧光细胞化学、Western blot和RT-PCR方法检测ERK1／2信号通路的表达,分别用平面迁移实验和跨膜迁移实验来评价BSMCs的活动和趋向迁移能力,并比较用和不用ERK1／2信号通路干预剂的差异。Western blot结果显示慢性哮喘模型大鼠BSMCs中总ERK1／2(9．13±0．87)较对照组(4．68±0．59)明显增加,磷酸化ERK1／2(p-ERK1/2)占总ERK1／2的比值(0．55±0．05)较对照组(0．48±0．04)显著提高(n=10,P<0．01)。慢性哮喘组ERK1和ERK2 mRNA的表达(1．83±0．24和1．07±0．11)较对照组(0．58±0．14和0．51±0．12)明显增高(n=10,P<0．01)。在平面迁移实验中,慢性哮喘大鼠BSMCs的迁移最远距离是对照组的(2．9±0．1)倍,在ERK1／2激动剂表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)刺激下增加到(5．0±0．2)倍,而在30μmol／L PD98059的作用后下降到(1．7±0．2)倍。正常对照大鼠BSMCs平面迁移能力对PD98059的反应较慢性哮喘组弱,仅在100μmol／L PD98059的作用下下降到(0．8±0．1)倍。跨膜迁移实验中,慢性哮喘大鼠BSMCs的跨膜迁移细胞是对照组的(1．9±0．1)倍,在EGF刺激下增加到(3．1±0．2)倍,而在30μmol/L PD98059作用后下降到(1.45±0.2)倍。这些结果表明慢性哮喘模型大鼠BSMCs的迁移能力明显增强,ERK1／2信号通路在该功能变化的调控中可能发挥了重要作用。     

血管内皮生长因子及其受体2与哮喘模型大鼠气道平滑肌细胞增殖关系的研究

目的探讨血管内皮生长因子(VEGF)及其受体2(Flk-1)在哮喘大鼠气道平滑肌细胞(ASMC)中表达变化及其对ASMC增殖的影响。方法 SD大鼠18只,随机分为对照组,哮喘模型组和地塞米松干预组各6只,并培养各组气道平滑肌细胞。用免疫组织化学技术检测ASMC增殖细胞核抗原(PCNA)的表达;用RT-PCR及Western blot方法分别检测VEGF和Flk-1mRNA及蛋白质在不同组大鼠ASMC的表达程度。结果(1)哮喘模型组ASMC PCNA表达较对照组和干预组显著增加(P0.05)。(2)哮喘模型组ASMC VEGF164,VEGF188mRNA和VEGF205mRNA的表达较对照组和干预组显著增加(P0.05或P0.01)。(3)哮喘模型组ASMC VEGF及Flk-1蛋白质在大鼠ASMC中的表达较对照组和干预组显著增加(P0.05)。直线相关性分析显示,大鼠ASMC PCNA表达与大鼠ASMC中VEGF205,188,164及Flk-1mRNA表达水平呈正相关(r分别为0.79,0.86,0.83,0.68;P0.05);大鼠ASMC PCNA表达与大鼠ASMC中VEGF及Flk-1蛋白质表达水平也呈正相关(r分别为0.80,0.77;P0.05)。结果 哮喘模型大鼠ASMC中VEGF及其受体Flk-1表达上调,并与气道平滑肌细胞增殖有密切关系。该结果提示VEGF及其受体2可能参与了哮喘气道重建中气道平滑肌细胞增殖的过程。     

缺血后低压灌注处理对兔脊髓缺血/再灌注损伤的保护及ERK传导通路在其中的作用

目的 评价细胞外信号调节激酶 (ERK)传导通路对低压灌注缺血后处理兔缺血/再灌注损伤脊髓的保护作用及机制.方法 84只日本大耳白兔随机分为7组,分别为C组(对照组,不给予缺血后处理)、PB组(缺血后处理组)、D、PD1、PD3、PD9组分别于腹主动脉开放前1min鞘内注射DMSO 20μl、PD98059 1μg(20μl)、PD98059 3μg(20μl)、PD98059 9μg(20μl)之后进行缺血后处理及PD组(腹主动脉开放前1min鞘内注射PD98059 3μg(20μl),之后不行缺血后处理).分别于再灌注1、3、7、28d时采用Tarlov评分评价后肢运动功能.每组于再灌注1d时处死6只动物,取L3～5节段脊髓组织,采用Western blot技术测定p-ERK1/2 及Bcl-2,Bax蛋白表达.结果 1、3、7、28d,PB组Tarlov评分明显高于其它各组(P<0.05),缺血后处理可以明显上调p-ERK1/2及凋亡抑制基因Bcl-2的表达,下调凋亡促进基因Bax的表达(P<0.05),而这些调节作用可以被ERK1/2阻断剂PD98059抑制.结论 p-ERK1/2在低压灌注缺血后处理对缺血再灌注损伤脊髓的保护中起重要作用.     

Roxithromycin treatment inhibits TGF-β1-induced activation of ERK and AKT and down-regulation of Caveolin-1 in rat airway smooth muscle cells

Background

Roxithromycin (RXM) has been widely used in asthma treatment; however, the mechanism has not been fully understood. The aim of our study was to investigate the underlying mechanism of RXM treatment in mediating the effect of transforming growth factor (TGF)-β1 on airway smooth muscle cells (ASMCs) proliferation and caveolinn-1 expression.

Methods

Firstly, the rat ovalbumin (OVA) model was built according to the previous papers. Rat ASMCs were prepared and cultured, and then TGF-β1 production in ASMCs was measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Moreover, the proliferation of ASMCs was determined using cell counting kit (CCK-8) assay. Additionally, the expressions of caveolin-1, phosphorylated-ERK1/2 (p-ERK1/2) and phosphorylated–AKT (p-AKT) in ASMCs treated with or without PD98059 (an ERK1/2 inhibitor), wortannin (a PI3K inhibitor), β-cyclodextrin (β-CD) and RXM were measured by Western blot. Finally, data were evaluated using t–test or one-way ANOVA, and then a P value < 0.05 was set as a threshold.

Results

Compared with normal control, TGF-β1 secretion was significantly increased in asthmatic ASMCs; meanwhile, TGF-β1 promoted ASMCs proliferation (P < 0.05). However, ASMCs proliferation was remarkably inhibited by RXM, β-CD, PD98059 and wortmannin (P < 0.05). Moreover, the expressions of p-ERK1/2 and p-AKT were increased and peaked at 20 min after TGF-β1 stimulation, and then suppressed by RXM. Further, caveolin-1 level was down-regulated by TGF-β1 and up-regulated by inhibitors and RXM.

Conclusion

Our findings demonstrate that RXM treatment inhibits TGF-β1-induced activation of ERK and AKT and down-regulation of caveolin-1, which may be the potential mechanism of RXM protection from chronic inflammatory diseases, including bronchial asthma.