内质网跨膜蛋白肌醇需求酶1α介导的凋亡通路在兔骨关节炎发病中的作用及机制

目的探讨内质网跨膜蛋白肌醇需求酶(IRE)1α介导的凋亡通路在骨关节炎(OA)发病中的作用及机制。方法新西兰兔膝关节注射木瓜蛋白酶模拟OA模型,HE染色检测OA关节软骨以及关节滑膜的形态,ELISA法检测OA关节滑膜中炎性因子白细胞介素(IL)-6的含量。检测闭合性松解术关节软骨的组织形态以及IL-6的含量。Western印迹检测IRE1α介导的凋亡通路在OA滑膜中的表达水平。结果 HE染色结果显示木瓜蛋白酶诱导的OA模型中,关节软骨细胞发生明显坏死,纤维组织变性、机化以及纤维蛋白坏死物沉积,ELISA结果显示关节滑膜中的IL-6水平明显升高,闭合性松解术后的OA关节软骨细胞凋亡减少,且关节滑膜中IL-6水平也明显降低。蛋白水平显示OA膝关节滑膜中IRE1α的磷酸化水平以及Caspase3的表达水平明显升高,介导关节软骨细胞的凋亡,而闭合性松解术后Caspase3的表达水平降低。结论闭合性松解术可缓解OA的症状,抑制IRE1α-Caspase3信号通路介导的凋亡作用。

跨膜蛋白IRE1α参与系统性红斑狼疮发病的研究进展

系统性红斑狼疮(SLE)是一种复杂的全身性自身免疫疾病。目前已知该疾病是遗传、感染、环境等因素共同作用的集合体,各种免疫细胞、炎症细胞因子以及异常的信号通路参与其中。然而,现有的研究对其病因的认识仍存在很大程度的局限性。肌醇需要酶1α(inositol requiring enzyme 1α,IRE1α)是一种内质网(ER)I型跨膜蛋白,几乎表达于所有哺乳动物的细胞和组织,具有胞质激酶和核糖核酸酶活性,是ER应激的压力感受器,与造成免疫紊乱的多种生理和病理条件有关,多项研究已证明其在自身免疫性疾病中发挥着关键作用。本文主要围绕IRE1α如何参与SLE发生发展作一综述。

脓毒症儿童CD4^+T淋巴细胞肌醇需求酶1信号通路的变化

目的探讨脓毒症儿童CD4^+T淋巴细胞免疫球蛋白重链结合蛋白(Bip)、肌醇需求酶1(IRE1)及X-盒结合蛋白1(XBP1) mRNA水平的变化。方法收集确诊的脓毒症儿童,分为存活组和死亡组,每组随机选取30例。记录临床及检查资料,进行小儿危重病例评分(PCIS)。另选同期体检的健康儿童30例为对照组。测定CD4^+T细胞Bip、IRE1及XBP1 mRNA的相对表达水平。数据采用SPSS 13.0统计软件进行分析。结果脓毒症存活组C反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)、白细胞介素-6(IL-6)、血乳酸、D-二聚体及脑尿钠肽(BNP)均低于死亡组,PCIS评分高于死亡组,差异有统计学意义(t=7.81、11.27、21.69、5.41、9.85、4.65、2.71,P<0.01)。对照组、存活组与死亡组Bip、IRE1及XBP1表达水平差异有统计学意义(F=503.83、842.92、1 081.92,P<0.01),存活组3者表达水平高于对照组[(2.22±0.32)vs(1.00±0.27)、(3.21±0.44)vs(1.00±0.32)、(4.45±0.61)vs(1.00±0.12),均P<0.01],而低于死亡组[(2.22±0.32)vs(3.26±0.36)、(3.21±0.44)vs(6.86±0.80)、(4.45±0.61)vs(10.22±1.19),均P<0.01]。结论脓毒症儿童CD4^+T细胞Bip、IRE1及XBP1水平增高,通过内质网应激致外周血CD4^+T细胞凋亡,在脓毒症多器官功能障碍综合征中起重要作用。

内质网应激通路相关蛋白IRE1、PERK、ATF6在舌鳞癌中的表达及其功能的生物信息学分析

目的:本研究旨在通过生物信息学方法系统分析肌醇需求酶1(Inositol-Requiring Enzyme 1,IRE1)、蛋白激酶R样内质网激酶(Protein Kinase R-like Endoplasmic Reticulum Kinase,PERK)、激活转录因子6(Activating Transcription Factor 6,ATF6)在舌鳞癌中的表达及意义。方法:使用GEO、Kaplan-Meier Plotter、GeneMANIA、DAVID等多个数据库对IRE1、PERK、ATF6在舌鳞癌中的表达与预后价值、相互蛋白作用网络及功能富集进行综合分析。结果:ATF6在舌鳞癌组织中表达高于癌旁正常组织,差异具有统计学意义(P <0.05)。IRE1及PERK高表达组患者总生存率(OS)高于低表达组,ATF6高表达组患者OS低于低表达组,差异均具有统计学意义(P <0.05)。本研究筛选出与IRE1、PERK、ATF6相互作用的蛋白质各20个并进行GO富集分析。IRE1及相关蛋白富集于内质网、线粒体等细胞组分中,具有蛋白质结合、蛋白磷酸酶结合等分子功能,参与内质网应激反应、泛素依赖性ERAD途径等生物学过程。PERK及相关蛋白富集于胞液、细胞膜等细胞组分中,具有翻译起始因子活性、RNA结合等分子功能,参与内质网未折叠蛋白反应、细胞对葡萄糖饥饿的反应等生物学过程。ATF6及其相关蛋白富集于内质网、细胞核等细胞组分中,具有转录调控区序列特异性DNA结合、蛋白质异二聚化活性等分子功能,参与RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、内质网未折叠蛋白反应等生物学过程。结论:ATF6在舌鳞癌组织中呈现高表达,同IRE1、PERK与舌鳞癌患者不良预后相关。在未来抗肿瘤治疗中,IRE1、PERK、ATF6可能成为舌鳞癌的诊断和治疗的新选择。

X盒结合蛋白1与肾移植相关损伤

缺血-再灌注损伤(IRI)和排斥反应是影响移植肾远期存活的主要因素。IRI或排斥反应引起内质网应激(ERS)可导致肾损伤,X盒结合蛋白1(XBP1)作为调控细胞稳态主要的ERS相关蛋白,通过肌醇需求酶1α(IRE1α)剪接内含子后生成剪接体XBP1,进而影响靶基因表达重塑细胞环境。适当的ERS可促进细胞存活,但超过阈值时XBP1表达过多会导致细胞失稳态或死亡,进而引起肾脏内环境失衡,这与肾移植相关损伤的发病机制和疾病进展相关。因此,XBP1的有效激活对应激损伤具有保护作用,有助于维持肾脏系统的活力和功能的完整性。本文评述了ERS通路IRE1α-XBP1、XBP1在肾实质细胞和免疫细胞中的作用、XBP1在肾缺血性损伤和排斥反应中的作用及靶向XBP1的临床检测和潜在疗法,探讨靶向XBP1对肾移植相关损伤的潜在价值,以期为改善肾移植预后提供新靶点和新方向。

内质网应激与疾病的关系研究进展

内质网(endoplasmic reticulum,ER)是真核细胞的重要细胞器,负责绝大多数蛋白质的合成、加工及转运。为维持正常生理功能,细胞内质网对各种诱发因素极为敏感,通过激活自身应激状态缓解内质网压力以恢复稳态,持续或严重的内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)状态则促进细胞走向凋亡。目前发现ERS介导的细胞凋亡与疾病发生密切相关,本文将ERS相关信号通路、ERS与疾病的关系研究进展作一综述,为探索其参与疾病发生的机理、靶向干预ERS在疾病治疗中的作用提供新思路。

低剂量辐射诱导小鼠睾丸细胞中IRE1α和XBP1 mRNA及其蛋白的表达

目的:检测小鼠睾丸细胞中肌醇需求酶1α(IRE1α)和X盒结合蛋白1(XBP1)mRNA和蛋白的表达,探讨IRE1-XBP1通路激活在低剂量辐射(LDR)诱导小鼠睾丸细胞内质网应激中的作用。方法:50只健康雄性ICR小鼠,随机分为10组,经75 mGy X射线全身照射后不同时间(0、3、6、12和24h)及不同剂量(0、50、75、100和200mGy)X射线照射后12h处死,分别采用实时定量PCR法和Western blotting法检测小鼠睾丸细胞中IRE1α、Total-XBP1(T-XBP1)和Spliced-XBP1(S-XBP1)mRNA表达水平及蛋白表达强度。结果:75mGy X射线照射后0~24h,小鼠睾丸细胞中IRE1α、T-XBP1和S-XBP1mRNA(除了3h时T-XBP1和S-XBP1mRNA)表达水平均随时间延长而升高,并在6h时达到峰值,而后逐渐降低;与0h组比较,6、12和24h组IRE1αmRNA、6和12h组T-XBP1mRNA及S-XBP1mRNA表达水平均明显升高(P<0.05或P<0.01)。与0h组比较,不同时间组IRE1α和S-XBP1蛋白表达强度升高,6和12h组IRE1α蛋白表达强度升高最明显,24h组S-XBP1蛋白表达强度升高最明显,而T-XBP1蛋白表达强度稍有降低。0~200mGy照射后12h,小鼠睾丸细胞中IRE1α、T-XBP1和S-XBP1mRNA表达水平升高,75mGy X射线照射后升高达峰值后逐渐降低,甚至降至0mGy以下;与0mGy组比较,75和200mGy组小鼠睾丸细胞中IRE1α、75mGy组小鼠睾丸细胞中T-XBP1和S-XBP1mRNA表达水平明显升高(P<0.05或P<0.01)。与0mGy组比较,75mGy组IRE1α和S-XBP1蛋白表达强度升高,75和200mGy组小鼠睾丸细胞中S-XBP1蛋白表达强度升高最明显,而T-XBP1蛋白表达强度无明显变化。结论:LDR可诱导小鼠睾丸细胞中IRE1α和S-XBP1mRNA表达水平和蛋白表达强度增加,从而激活内质网应激中的IRE1-XBP1信号通路。

内质网应激在趋化素诱导成骨细胞代谢过程中的作用机制

观察趋化素诱导成骨细胞代谢过程中的影响,探讨内质网应激反应在此过程中的机制。将成骨细胞随机分组,给予不同浓度的趋化素(Chemerin)进行诱导,观察成骨细胞活力变化;ELISA法测定细胞趋化蛋白1(MCP-1)、E选择素(E-selection)变化;Western blot法检测成骨细胞黏附分子1(ICAM-1)、需肌醇跨膜激酶/核酸内切酶1(inositol-requiring transmembrane kinase/endonuclease 1,IRE1)、葡萄糖调节蛋白78(Glucose-regulated protein 78,GRP78)的表达情况。通过研究发现Chemerin对成骨细胞活力未见明显影响;与正常对照组相比,Chemerin呈浓度依赖性上调MCP-1、E-selection、ICAM-1等炎症因子的表达(P<0.05),上调内质网应激反应相关指标IRE1、GRP78的表达(P<0.05);其中,1×10-5mol/L组Chemerin作用最为显著。研究结果表明趋化素可诱导成骨细胞的凋亡过程,在成骨细胞的代谢中发挥重要作用,此过程可能和内质网应激反应相关。

“扶正益肝”针灸穴方基于肌醇需求酶1信号通路改善顺铂致小鼠肝损伤的机制

目的:基于与肝细胞内质网应激反应相关的肌醇需求酶(IRE)-1信号通路,探讨“扶正益肝”针灸穴方改善顺铂(DDP)所致小鼠肝损伤的作用机制。方法:昆明种小鼠随机分为空白组、模型组、针刺组和艾灸组,每组10只。一次性腹腔注射DDP(10 mg/kg)复制肝损伤模型。针刺组和艾灸组分别选取“大椎”“肝俞”“肾俞”“足三里”进行针刺、艾灸治疗,每次6 min,1次/d,治疗7 d。采用TUNEL染色检测肝细胞凋亡情况,免疫组织化学法、Western blot法检测肝组织中磷酸化(p)-IRE-1α、葡萄糖调节蛋白(Grp)78、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-12的表达,实时荧光定量PCR法检测肝组织中Grp78、Caspase-12 mRNA表达。结果:与空白组比较,模型组小鼠肝细胞凋亡率升高(P<0.05),肝组织中p-IRE-1α、Grp78、Caspase-12阳性表达和蛋白表达升高(P<0.05),Grp78、Caspase-12 mRNA相对表达量升高(P<0.05)。与模型组比较,针刺组、艾灸组小鼠肝细胞凋亡率降低(P<0.05),肝组织中p-IRE-1α、Grp78、Caspase-12阳性表达和蛋白表达降低(P<0.05),Grp78、Caspase-12 mRNA相对表达量降低(P<0.05)。结论:“扶正益肝”针灸穴方可能通过调控IRE-1信号通路,抑制内质网应激的过度激活,减轻肝细胞凋亡,从而改善DDP化疗所致的肝损伤。

糖尿病周围神经病变中内质网应激诱导的细胞凋亡机制研究进展

糖尿病周围神经病变(DPN)的发病机制复杂,不可缓解的内质网应激反应(ERS)可诱导细胞凋亡,损伤神经细胞结构和功能,从而导致DPN。当未折叠的或折叠错误的蛋白在内质网上过度积累时,会触发内质网产生一系列应激反应以保护细胞,即未折叠蛋白反应(UPR),一般用UPR来提示ERS的发生。UPR主要包括3个信号通路:蛋白激酶R样内质网激酶通路、激活转录因子6通路和肌醇需求酶1通路。分析DPN中ERS诱导的细胞凋亡机制,可为预防和治疗DPN提供参考及新思路。

TUDCA通过抑制内质网应激及氧化应激减轻CCl_(4)所致小鼠急性肝损伤

目的:探讨牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)对小鼠急性肝损伤的保护机制。方法:采用小鼠腹腔注射四氯化碳(CCl_(4))诱导急性肝损伤动物模型,通过测定血清转氨酶变化及观察肝组织切片HE染色,检测TUDCA对小鼠急性肝损伤的保护效果;采用硫代巴比妥酸(TBA)法检测血清中丙二醛(MDA)的含量及羟胺法检测血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用蛋白免疫印迹、PCR等方法检测肝组织中免疫球蛋白重链结合蛋白(Bip)、肌醇需求酶1(IRE1)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)蛋白以及X盒结合蛋白1(XBP1)基因转录表达的变化,分析TUDCA对急性肝损伤的保护机制。结果:TUDCA显著保护由CCl_(4)中毒引发的肝组织病变,与单独急性肝损伤相比,TUDCA预处理显著增强肝组织的抗氧化水平,并抑制内质网应激程度。结论:TUDCA通过抑制由CCl_(4)中毒引发的内质网应激和氧化应激,对急性肝组织损伤具有显著保护作用。

参芪益心方对异丙肾上腺素诱导心肌损伤内质网应激的影响

目的:观察参芪益心方对异丙肾上腺素(ISO)诱导心肌损伤内质网应激的影响。方法:将40只SD大鼠分为对照组、异丙肾上腺素组、曲美他嗪组、参芪益心方低剂量组和参芪益心方高剂量组。异丙肾上腺素组皮下注射异丙肾上腺素2 mg/(kg·d),对照组皮下注射等量生理盐水,共4周;第3周开始曲美他嗪组给予曲美他嗪混悬液5 mg/(kg·d)灌胃,参芪益心方低剂量组给予参芪益心方10 g/(kg·d)灌胃,参芪益心方高剂量组给予参芪益心方20 g/(kg·d)灌胃,对照组和异丙肾上腺素组灌胃等量生理盐水。实验4周末测定心电图、超声心动图;计算心脏质量指数;Masson染色;免疫组化检测肌醇需求酶1(IRE1)、Cleaved Caspase-3蛋白表达。结果:与对照组比较,异丙肾上腺素组心脏质量指数增高(P<0.05),心肌结构紊乱,纤维化增强(P<0.001),IRE1、Cleaved Caspase-3蛋白表达增强(P<0.05),对照组心肌组织IRE1、Cleaved Caspase-3呈低表达;异丙肾上腺素组呈中强度表达。参芪益心方低剂量组和参芪益心方高剂量组蛋白表达较异丙肾上腺素组程度降低,且参芪益心方高剂量组较参芪益心方低剂量组效果明显。结论:内质网应激参与ISO诱导心肌损伤,参芪益心方可降低IRE1、Cleaved Caspase-3表达,改善心肌损伤,且高剂量效果显著。

颅脑爆震伤后脑组织SOD-1、NOS1和IRE1α表达变化研究

目的分析颅脑爆震伤(bTBI)后,不同时间点小鼠脑组织中超氧化物歧化酶(SOD-1)、一氧化氮合酶(NOS1)和内质网跨膜蛋白肌醇酶1α(IRE1α)的表达变化,探讨相关因子与时间的关系。方法健康昆明小鼠63只随机分为模型组和正常对照组。按照伤后时间将模型组分为3 h组、6 h组、12 h组、24 h组、48 h组、7 d组和14 d组。采用Evans blue染色、Western-blot和Real-time PCR方法,观察大脑损伤及测定伤后各组小鼠脑组织中SOD-1、NOS1和IRE1α的含量及m RNA的表达变化。结果与正常对照组相比,模型组小鼠脑组织Evans blue染色呈明显蓝色。与对照组相比,模型组小鼠脑组织各个时间点氧化应激指标SOD-1、NOS1和IRE1α含量的表达均显著增高,48 h后表达量有所降低,但仍高于正常组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 SOD-1、NOS1和IRE1α等指标参与脑爆震伤的发生和发展,监测相关指标变化对阐明b TBI致脑损伤的发生机制具有一定的意义。

参芪益心方对异丙肾上腺素致心肌损伤大鼠IRE1、Cleaved Caspase-3的影响及作用机制研究

目的:探讨异丙肾上腺素诱导的心肌损伤及参芪益心方对肌醇需求酶1(IRE1)、裂解凋亡蛋白酶-3(Cleaved Caspase-3)的影响及作用机制研究。方法:将40只SD大鼠随机分为对照组、异丙肾上腺素组、曲美他嗪组、参芪益心方低剂量组和参芪益心方高剂量组。除对照组外,其余各组给予颈背部皮下注射异丙肾上腺素建模,实验连续2周后,对照组给予等量生理盐水,曲美他嗪组给予曲美他嗪混悬液每日5 mg/kg,参芪益心方低剂量组、高剂量组分别给予参芪益心方水煎剂每日10 g/kg、20 g/kg,对照组和异丙肾上腺素组给予等量生理盐水灌胃,实验连续2周。分别在实验给药2周末、4周末进行心电图、超声心动图检查。实验给药4周末苏木精-伊红(HE)染色观察各组心肌组织病理学改变,蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测各组心肌组织IRE1、Cleaved Caspase-3蛋白水平。结果:实验4周末,异丙肾上腺素组q波振幅加深、ST段抬高,且较对照组心率明显增快(P<0.05);曲美他嗪组q波振幅减小,参芪益心方低剂量组ST段抬高幅度减小;参芪益心方高剂量组ST段位于等电位线上,无明显偏移,参芪益心方治疗组相比异丙肾上腺素组心率明显降低(P<0.05)。实验4周末,与对照组比较,异丙肾上腺素组大鼠左室前壁舒张末厚度(Dist A)、左室后壁舒张末厚度(Dist C)减小,舒张末心室内径(Dist B)、收缩期心室内径(Dist D)增加,左室射血分数(LVEF)、左心室短轴缩短率(LVFS)明显减低;心肌组织IRE1、Cleaved Caspase-3蛋白表达水平明显升高(P<0.001)。与异丙肾上腺素组比较,各治疗组大鼠在药物干预后各项指标均有改善(P<0.05),且参芪益心方高剂量组优于参芪益心方低剂量组(P<0.05)。与异丙肾上腺素组比较,曲美他嗪组心肌间质少量炎性细胞浸润,心肌纤维轻度肿胀;参芪益心方低剂量组和参芪益心方高剂量组纤维排列相对规则,断裂与空泡变性减少,并且参芪益心方高剂量组优于参芪益心方低剂量组。结论:内质网应激参与异丙肾上腺素诱导的心肌损伤,参芪益心方能够明显降低内质网相关因子IRE1、Cleaved Caspase-3水平,改善心肌损伤,其机制可能与抑制内质网应激的启动和凋亡信号通路有关,且高剂量治疗效果更明显。

肝胃百合汤对胃溃疡大鼠IRE1α信号通路的影响

目的基于肌醇需求酶1α(IRE1α)信号通路探讨肝胃百合汤对吲哚美辛所致胃溃疡大鼠胃黏膜的保护作用及机制。方法将36只SD大鼠随机分为空白组、模型组、奥美拉唑组、肝胃百合汤组,每组9只。肝胃百合汤组和奥美拉唑组分别给予7.29 g/(kg·d)肝胃百合汤和3.6 mg/(kg·d)奥美拉唑灌胃,空白组和模型组给予等量蒸馏水灌胃,连续灌胃1周后,模型组、奥美拉唑组、肝胃百合汤组给予80 mg/kg吲哚美辛灌胃诱导胃溃疡,造模3 h后处死大鼠,观察并计算胃溃疡指数,HE和TUNEL染色观察胃黏膜损伤及胃组织细胞凋亡情况,Western blot法检测胃组织内质网应激相关蛋白[葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、IRE1α、磷酸化肌醇需求酶1α(p-IRE1α)、凋亡信号激酶1(ASK1)、胱天蛋白酶12(Caspase-12)]表达情况。结果与空白组比较,模型组大鼠胃黏膜出现严重缺损,腺体结构紊乱,大量细胞死亡和炎性细胞浸润,胃组织细胞凋亡明显,胃组织中GRP78、p-IRE1α/IRE1α、ASK1、Caspase-12蛋白相对表达量均明显升高(P均<0.05);与模型组比较,肝胃百合汤组和奥美拉唑组大鼠胃黏膜损伤明显减轻,胃溃疡指数均明显降低(P均<0.05),凋亡细胞明显减少,胃组织中GRP78、p-IRE1α/IRE1α、ASK1、Caspase-12蛋白相对表达量均明显降低(P均<0.05)。结论肝胃百合汤可能通过抑制IRE1α信号通路介导的内质网应激,减轻胃黏膜细胞凋亡,从而发挥胃黏膜保护作用。

基于亚细胞水平RNA-seq鉴定RIDD潜在靶基因

RIDD(regulated inositol-requiring enzyme 1 dependent RNA decay,受调控的肌醇需求酶1依赖性的RNA降解)是内质网应激传感器IRE1(inositol-requiring enzyme 1,肌醇需求酶1)的RNA内切酶活性的表现形式之一。RIDD与细胞命运密切相关,参与调控细胞分化、脂质和糖类代谢以及炎症反应等。因此,明确RIDD靶基因及其生理意义对于疾病机制解析、新靶点发现和新疗法开发具有重要意义。然而,当前的RIDD靶基因研究尚存在诸多问题,新的靶基因有待发现。本研究基于亚细胞水平RNA-seq,设置了三个筛选RIDD潜在靶基因的标准:(1)内质网应激后,细胞质中特异性下调的基因;(2)在内质网膜胞质侧富集表达的基因;(3)具有一致序列CUGCAG且能形成茎环结构的基因。最终,本研究鉴定出128个RIDD潜在靶基因。相较于其他研究,本研究聚焦于内质网膜胞质侧RNA的序列依赖性的降解,排除了转录水平变化和其他RNA降解机制等因素的干扰。这些潜在靶基因除富集于细胞分裂相关通路外,还与Wnt(wingless-related integration site,无翅整合相关位点)信号通路密切相关。该发现有助于阐明内质网应激调控Wnt信号通路的机制,并有望为Wnt活动异常相关癌症的治疗提供新靶点及新思路。