实验研究
中性粒细胞来源MMP-8对腐皮镰刀菌性角膜炎的组织损伤作用及其机制
中华实验眼科杂志, 2023,41(10) : 961-969. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210714-00412
摘要
目的

研究小鼠腐皮镰刀菌性角膜炎中中性粒细胞来源的基质金属蛋白酶8(MMP-8)对角膜组织的损伤作用及其机制。

方法

取108只6~8周龄雄性SPF级C57BL/6J小鼠,采用腐皮镰刀菌感染法制备右眼真菌性角膜炎(FK)模型,裂隙灯显微镜下观察小鼠角膜炎症情况并评分,依据FK模型眼角膜炎症评分将模型眼分为造模后0、12、24、48和72 h组。于相应时间点处死小鼠并取材角膜组织,采用Western blot法检测MMP-8、腺苷酸激活蛋白激酶α(AMPKα)及其丝氨酸172位点磷酸化形式(p-AMPKα)蛋白在角膜中的相对表达量;采用苏木精-伊红染色法检测各时间点组小鼠角膜中中性粒细胞数量;采用免疫荧光染色法观察角膜中中性粒细胞与MMP-8蛋白的共定位表达。体外角膜胶原降解实验中将角膜组织分为MMP-8组、缓冲液组和生理盐水组,分别采用100 μl活化的重组MMP-8、检测缓冲液和生理盐水处理角膜,采用羟脯氨酸检测试剂盒测定并比较各组角膜组织中羟脯氨酸质量分数。分别提取人外周血中性粒细胞和采集培养的腐皮镰刀菌孢子,将人中性粒细胞分为4个组,其中阴性对照组为培养的中性粒细胞,共培养组为中性粒细胞加孢子共培养,AICAR处理组和化合物C处理组分别向中性粒细胞和孢子共培养体系内加入p-AMPK蛋白酶激动剂AICAR和抑制剂化合物C,采用免疫荧光染色法检测各组人中性粒细胞中MMP-8蛋白的表达水平。

结果

造模后24 h组小鼠模型眼出现角膜混浊,造模后72 h组出现角膜穿孔。造模后24、48和72 h组角膜炎症评分均高于12 h组,差异均有统计学意义(均P<0.001)。造模后12、24和48 h组角膜中MMP-8蛋白相对表达量高于0 h组,差异均有统计学意义(均P<0.001);模型眼角膜中MMP-8蛋白相对表达量与炎症评分呈中等强度正相关(rs=0.50,P<0.05)。造模后24、48和72 h组角膜内p-AMPKα(Thr 172)/AMPKα值高于0 h组,差异均有统计学意义(均P<0.05);角膜中p-AMPKα(Thr 172)/AMPKα值与MMP-8蛋白相对表达量呈中等强度正相关(r=0.54,P<0.01)。造模后24、48和72 h组角膜中中性粒细胞数目明显多于0 h组,差异均有统计学意义(均P<0.001);角膜中中性粒细胞数目与炎症评分呈强正相关(rs=0.77,P<0.001),与MMP-8蛋白相对表达量呈中等强度正相关(r=0.56,P<0.05)。模型眼角膜中MMP-8蛋白表达与中性粒细胞高度共定位。缓冲液组、生理盐水组和MMP-8组角膜羟脯氨酸质量分数分别为(0.52±0.02)、(0.51±0.03)和(0.27±0.02)μg/mg,组间总体比较差异有统计学意义(F=156.63,P<0.01),其中MMP-8组角膜羟脯氨酸质量分数低于缓冲液组和生理盐水组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。培养的镰刀菌孢子感染人中性粒细胞实验中,AICAR处理组MMP-8表达荧光强度值明显高于阴性对照组和化合物C处理组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。

结论

小鼠真菌性角膜炎中性粒细胞分泌的MMP-8可降解角膜基质层胶原纤维,导致角膜混浊或穿孔。人中性粒细胞中MMP-8蛋白的表达水平变化可能与AMPK活化有关。

引用本文: 董军璐, 金鑫, 刘华, 等.  中性粒细胞来源MMP-8对腐皮镰刀菌性角膜炎的组织损伤作用及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2023, 41(10) : 961-969. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210714-00412.
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真菌性角膜炎(fungal keratitis,FK)是一种由致病真菌引起的感染性角膜炎,该病致盲率高,为我国常见的难治性致盲眼病[1]。FK的治疗目前大多依赖于局部抗真菌药物。然而,由于抗真菌药物相对分子质量大且渗透性差,严重的FK药物控制效果欠佳,预后不良,大多数患者遗留下中度或重度视力障碍,约25%的患眼仍需进行复杂的手术,且手术成功率较低[2,3]。中性粒细胞在抗真菌感染方面发挥重要作用。研究发现,在真菌感染早期,角膜内募集的中性粒细胞达90%以上,是FK早期主要的免疫细胞[4,5]。角膜真菌感染后中性粒细胞迅速从角膜缘血管游出并在感染部位浸润,以杀灭真菌并使病灶局限[6]。然而,中性粒细胞在杀菌的同时,还通过释放蛋白水解酶、活性氧和氮对组织造成损伤[7]。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)是中性粒细胞释放的蛋白酶中的一类。MMP-8是MMP家族胶原酶的一种,可降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原[8],不仅可以辅助中性粒细胞迁移,还参与组织的损伤过程[9,10]。目前对MMP-8调节先天免疫作用的研究主要集中在肿瘤、癌症以及肺部、血管等炎症相关性疾病[7],FK角膜组织破坏方面的研究不多,对其作用机制知之甚少。AMP依赖的蛋白激酶(adenosine 5-monophosphate-activated protein kinase,AMPK)是一种高度保守的蛋白激酶,主要以异源三聚体复合物的形式存在于真核细胞中。以往AMPK信号通路作为调节能量代谢的途径而备受关注,O'Neill等[11]研究发现,AMPK信号通路在感染和免疫炎症性疾病中也发挥重要作用,但其在FK中的作用尚不清楚。FK的致病菌主要有丝状真菌和酵母样真菌2种类型,其中丝状真菌中的镰刀菌是我国FK的主要致病菌[12,13],在FK的发生和发展过程中具有一定的代表性。本研究拟探讨中性粒细胞来源MMP-8对FK角膜组织破坏的作用机制,为避免患眼角膜组织的损害提供实验依据。

 
 
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