梅毒螺旋体膜蛋白Tp0965体外活化血管内皮细胞及对细胞通透性影响机制研究

【摘要】背景梅毒是由梅毒螺旋体(Treponemapallidumsubsp.pallidum,Tp)感染所致慢性系统性炎症性疾病,血管内皮细胞的活化和损伤在梅毒发病中起重要作用。既往研究发现Tp可以直接活化血管内皮细胞,亦可通过其膜蛋白作用于血管内皮细胞,导致血管内皮细胞的活化和损伤。由于Tp在体外培养基上无法培养,对Tp膜蛋白的研究成为研究梅毒发病机制及免疫反应机制的重点之一。基因工程技术的发展为Tp膜蛋白的研究提供技术保障。Tp0965是一种膜融合蛋白,位于Tp的细胞周质,我们前期研究结果显示,Tp0965可与临床各病期的梅毒患者阳性血清发生抗原抗体反应。本研究利用基因重组技术获得高纯度的Tp0965,随后将重组蛋白Tp0965(recombinantTp0965,rTp0965)与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)混合培养,观察rTp0965对HUVEC活化及HUVEC单层通透性的影响,探讨Tp0965在Tp所致血管内皮细胞的活化和损伤中的作用,为梅毒发病机制研究提供实验基础。目的研究梅毒螺旋体膜蛋白Tp0965体外对血管内皮细胞活化及血管内皮屏障通透性的影响,探讨膜蛋白Tp0965在血管内皮细胞活化及损伤中的作用,为梅毒发病机制研究提供依据。方法1.rTp0965的表达和纯化将已构建成功的重组质粒pET-28a(+)/Tp0965转化表达宿主菌株E.coliRosetta(DE3),超声震碎细菌,取上清液进行SDS-PAGE分析,蛋白印迹法鉴定。将鉴定成功重组质粒pET-28a(+)/Tp0965表达于DE3,大规模诱导表达,利用蛋白纯化试剂盒对获得蛋白进行纯化,BCA法检测重组蛋白的浓度,然后采用多粘菌素B柱去除大肠杆菌内毒素,获得具有生物学活性的rTp0965o2.HUVEC体外活化将HUVEC接种于细胞培养板,加入rTp0965,使终浓度为5Ong/mL.100ng/mL、200ng/mL、400ng/mL、800ng/mL,分别培养3h、6h、12h、24h、48h。取培养上清液,ELISA检测细胞因子MCP-1的分泌水平。CellELISA法检测粘附分子ICAM-1及E-selectin在HUVEC膜上的表达水平；荧光定量Real-timePCR检测细胞中MCP-1、ICAM-1及E-selectin的mRNA转录水平。3.THP-1细胞向HUVEC的迁移和粘附将HUVEC接种于细胞培养板上,加入rTp0965混合培养24h,加入calcein-AM(5μmol/L)标记的THP-1细胞,继续培养6h,PBS洗去未粘附的THP-1细胞,荧光显微镜下计数未粘附的THP-1细胞,按公式THP-1细胞的黏附率=(加入总THP-1细胞数-未粘附THP-1细胞数/加入总THP-1细胞数×100%),计算THP-1细胞的黏附率。将HUVEC接种于Transwell小室的下室,加入rTp0965,混合培养24h,在Transwell小室的上室加入calceinAM(5μm)标记的THP-1细胞,继续培养1h,取下室培养基20μL,荧光倒置显微镜下计数THP-1细胞,按公式THP-1细胞的迁移率=穿过的THP-1细胞数/加入总THP-1细胞数×100%,计算THP-1细胞的迁移率。4.构建HUVEC单层模型HUVEC接种于将已包被基质胶的Transwell小室,置于37℃、5%CO2孵育箱培养,观察HUVEC铺满整个小室底部,然后进行4h液面渗漏试验检测,选择4h液面渗漏试验阳性的模型,作为实验模型。5.HUVEC单层通透性改变将rTp0965加入HUVEC单层模型的Transwell小室内,混合培养后,加入HRP溶液,继续培养,于培养1h和4h时取下室培养基50gL于96孔板中置于4℃避光保存,取样全部完毕,向96孔板样本中加入四甲基联苯胺,显色后加入硫酸终止显色反应,酶标仪测量450nm波长处样本A值。6.HUVEC紧密连接蛋白表达及细胞骨架系统重排将HUVEC接种于96孔细胞培养板上,加入rTp0965,继续培养24h,胰蛋白酶消化细胞,裂解细胞,提取总蛋白,蛋白印迹法检测紧密连接蛋白Claudin-1蛋白表达水平。同时将HUVEC接种于激光共聚焦专用培养皿上,加入rTp0965,继续培养,多聚甲醛固定,加入FITC-Phalloidin工作液染色细胞,激光共聚焦显微镜下观察细胞骨架蛋白F-actin的变化。7.RhoA/ROCK信号通路的调控作用将HUVEC接种于细胞培养板上,加入RhoA/ROCK信号通路抑制剂Y-27632,培养30min,加入rTp0965,继续培养24h,提取细胞总蛋白,蛋白印迹法检测紧密连接蛋白Claudin-1蛋白表达水平。同时将HUVEC接种于激光共聚焦专用培养皿上,加入Y-27632,培养30min,加入rTp0965,继续培养,多聚甲醛固定,加入FITC-Phalloidin工作液染色细胞,激光共聚焦显微镜下观察细胞骨架蛋白F-actin的变化。将Y-27632加入HUVEC单层模型的Transwell、室内,培养3Omin,加入rTp0965,继续培养24h,向Transwell小室内加入calceinAM标记的THP-1细胞,下室内加入MCP-1,继续培养,分别于培养1h及4h时取下室培养基20μL,荧光倒置显微镜下计数THP-1细胞,按公式THP-1细胞的迁移率=穿过的THP-1细胞数/加入总THP-1细胞数×100%,计算THP-1细胞的迁移率。结果1.重组蛋白Tp0965的表达和纯化SDS-PAGE分析显示清晰的相对分子量约40kDA的条带,蛋白印迹法结果显示可与二期梅毒阳性血清发生抗原抗体反应。BCA法检测重组蛋白的浓度为1.1mg/mL,多粘菌素B柱去除大肠杆菌内毒素鲎试剂检测显示内毒素含量为2.0EU/mL。2.rTp0965体外对HUVEC活化的影响rTp0965刺激IUVEC后,培养上清中MCP-1分泌水平显著高于阴性对照组,差异有统计学意义(t=14.5P<0.05)；rTp0965刺激组的ICAM-1及E-selectin的HUVEC膜表达水平亦显著高于阴性对照组,差异有统计学意义(t1=6.6,t2=7.0,均P<0.05);Real-timePCR检测结果显示,rTp0965刺激组HUVEC中MCP-1、ICAM-1及E-selectin的mRNA转录水平均显著高于阴性对照组(t1=14.0,t2=5.6,t3=8.7,均P<0.05),差异有统计学意义。3.rTp0965对HUVEC与THP-1细胞趋化和粘附的影响实验结果显示,rTp0965刺激HUVEC后,HUVEC与THP-1细胞的粘附率为48.5±7.5%,显著高于阴性对照组(233±7.9%),经χ2检验,差异有统计学意义(χ2=13.8,P<0.05)。rTp0965刺激后,THP-1细胞的迁移率显著增加,为56.9±3.1%,显著高于阴性对照组(13.8±1.8%),经χ2检验,差异有统计学意义(χ2=40.6,P<0.05)。4.rTp0965对HUVEC单层通透性的影响ELISA检测结果显示rTp0965刺激组HUVEC单层HRP流量在1h时即显著高于阴性对照组(0.42±0.08与0.15±0.07,t=4.40P<0.05)；4h时HRP流量差距明显加大(1.2±0.11与0.52±0.06,t=9.40,P<0.05),差异有统计学意义。5.rTp0965对HUVEC紧密连接蛋白表达及细胞骨架系统的影响蛋白印迹法结果显示,rTp0965刺激组HUVEC内的紧密连接蛋白Claudin-1的表达水平显著低于阴性对照组。激光共聚焦显微镜下显示,阴性对照组HUVEC内的F-actin主要富集于细胞膜的周边,分布均匀,rTp0965组细胞周边的F-actin明显减少,胞浆中出现密集的应力纤维。6.rTp0965对THP-1细胞跨HUVEC迁移的影响实验结果显示,rTp0965刺激组THP-1细胞穿过HUVEC细胞单层的迁移率显著高于阴性对照组(34.8±1.2%与12.7±0.9%,χ2=13.5,P<0.05),差异有统计学意义。7.RhoA/ROCK信号通路的调控作用用RhoA/ROCK信号通路特异性抑制剂Y27632预处理30min后,再加入rTp0965刺激HUVEC,HUVEC的紧密连接蛋白Claudin-1的表达水平较单用rTp0965刺激组高,THP-1细胞穿过HUVEC细胞单层的迁移率较单用rTp0965刺激组低(19.0±1.0%与34.8±1.2%,χ2=6.3P<0.05),细胞骨架蛋白F-actin的重排程度较单用rTp0965刺激组低。说明RhoA/ROCK信号通路参与调节rTp0965介导的HUVEC单层通透性的增加。结论1.利用原核生物表达外源基因tp0965可获得高纯度rTp0965,此蛋白可适用于梅毒发病机制的相关研究。2.rTp0965可促进HUVEC分泌MCP-1,上调ICAM-1及E-selectin的膜表达水平及mRNA转录水平,促进THP-1细胞向HUVEC的趋化运动,提高HUVEC对THP-1细胞的粘附能力,rTp0965可体外活化血管内皮细胞。3.rTp0965可能通过改变细胞骨架蛋白重排及紧密连接蛋白表达提高血管内皮细胞的通透性,hoA/ROCK信号转导通路参与调节rTp0965介导的血管内皮通透性改变。4.梅毒螺旋体膜蛋白Tp0965在血管内皮细胞的活化及损伤中起一定作用,为梅毒发病机制研究提供依据。
【作者】张瑞丽；
【导师】王千秋；
【作者基本信息】北京协和医学院，皮肤病与性病学（专业学位），2014，博士
【关键词】梅毒螺旋体；Tp0965；内皮细胞；紧密连接；细胞骨架；RhoA/ROCK信号转导通路；

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