抗巨噬細(xì)胞移動抑制因子單抗對結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸NF-κB、IκB表達(dá)的影響▲

唐光耀 張啟芳 王柏濤 唐澄海 孟云超 李西融 張海蓮 張 晶

(1 桂林醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西桂林市 541004；廣西壯族自治區(qū)南溪山醫(yī)院2消化內(nèi)科，3 病理科，桂林市 541002)

抗巨噬細(xì)胞移動抑制因子單抗對結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸NF-κB、IκB表達(dá)的影響▲

唐光耀1張啟芳2*王柏濤1唐澄海3孟云超2李西融3張海蓮2張 晶3

(1 桂林醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西桂林市 541004；廣西壯族自治區(qū)南溪山醫(yī)院2消化內(nèi)科，3 病理科，桂林市 541002)

目的 探討抗巨噬細(xì)胞移動抑制因子單抗對結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸NF-κB p65、IκBα表達(dá)的影響。方法 采用葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)制備小鼠急性潰瘍性結(jié)腸炎(UC)的模型，應(yīng)用抗MIF單抗干預(yù)，觀察抗MIF單抗對小鼠UC發(fā)病的干預(yù)作用。該實(shí)驗(yàn)分為正常對照組、UC模型組、抗MIF單抗干預(yù)組和生理鹽水組。造模及藥物干預(yù)期間觀察小鼠一般情況并行疾病活動指數(shù)(DAI)評分，第8天斷頸處死全部小鼠，行結(jié)腸大體損傷評分，HE染色光鏡下觀察結(jié)腸病理改變，免疫組化染色觀察NF-κB p65、IκBα在結(jié)腸組織炎癥細(xì)胞的表達(dá)情況。結(jié)果 與正常組相比，UC模型組中NF-κB p65的表達(dá)顯著增加，而IκBα的表達(dá)稍增加，在抗MIF單抗治療后，NF-κB p65的水平明顯低于UC模型組，并且IκBα含量增高。結(jié)論 抗MIF單抗對DSS誘導(dǎo)的急性UC的小鼠具有保護(hù)作用，減低了小鼠結(jié)腸組織NF-κB p65的表達(dá)水平，提高IκBα的表達(dá)水平，從而達(dá)到抑制UC小鼠結(jié)腸組織NF-κB通路的過度激活的作用。

抗巨噬細(xì)胞移動抑制因子單抗；葡聚糖硫酸鈉(DSS)；潰瘍性結(jié)腸炎(UC)；核因子-κB(NF-κB)；NF-κB抑制蛋白(IκB)

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)是一種慢性非特異性自身免疫性疾病，主要累及結(jié)腸黏膜及黏膜下層，其病因及病理機(jī)制尚未清楚闡明[1]。許多動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究證實(shí)其發(fā)病與免疫異常密切相關(guān)[2]。近年來生物治療解決了部分患者的病痛，但仍然存在較多的問題。因此，尋找更多的治療途徑尤其重要。巨噬細(xì)胞移動抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)是一種具有多種生物功能的前炎癥因子，主要抑制巨噬細(xì)胞的游走，促使活化免疫細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌多種炎癥因子，參與免疫與炎癥疾病的進(jìn)展[3]。最近研究已證實(shí)MIF在UC的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，但其具體分子機(jī)制尚未闡明[4]。NF-κB作為一種多向性、多功能的核轉(zhuǎn)錄因子，作用于靶細(xì)胞分泌多種炎癥因子[5]。研究發(fā)現(xiàn)其在UC的發(fā)病中起重要作用，并且NF-κB在UC患者腸黏膜中表達(dá)增加[6]。因此，本實(shí)驗(yàn)通過DSS誘導(dǎo)建立急性UC模型，從而觀察應(yīng)用抗MIF單抗后小鼠的外部變化，并且通過檢測結(jié)腸組織的NF-κB活化水平及其抑制因子的表達(dá)水平，評價抗MIF單抗是否能抑制NF-κB通路的激活從而緩解小鼠結(jié)腸炎的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物及分組 SPF級雄性BALB/c小鼠40只，鼠齡8～9周，體質(zhì)量(24±2)g，購自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動物公司(許可證號碼：SCXK湘 2011-0003)。進(jìn)行適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，隨機(jī)分為正常對照組、UC模型組、抗MIF單抗干預(yù)組、生理鹽水組，每組10只。

1.2 藥品與設(shè)備 ①藥品準(zhǔn)備：抗MIF單抗，購自重慶探生科技有限公司(批號：FAB 20140001)；Anti-NF-κB p65抗體購自英國abcam公司(批號：GR200963-5)；Anti-IKB alpha抗體購自英國abcam公司(批號：GR111613-8)；葡聚糖硫酸鈉(DSS，MW 36000～50000)，購自美國MP Biomedicals生物醫(yī)學(xué)公司(批號：000452423)；二抗HRP鼠兔通用型，購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司(批號：K152318A)；②設(shè)備準(zhǔn)備：液氮罐(樂山市東亞機(jī)電工貿(mào)有限公司)；冰箱(青島海爾公司)；-80℃超低溫冰箱(德國Thermo公司 )；電子稱ACS-D11(上海三峰)；制冰機(jī)FM-130(北京長河流科學(xué)儀器公司)；精密天平ML4002(德國梅特勒-托利多)；微量移液器1 000 μL(百得)；微量移液器100 μL(賽默飛世爾科技)；微量移液器10 μL(德國Eppendorf)；小鼠解剖器械套件(美國哈佛儀器)；電熱恒溫水浴箱；石蠟自動包埋脫水機(jī)；石蠟切片機(jī)；光學(xué)顯微鏡顯微攝像系統(tǒng)；日本 Olympus 數(shù)碼相機(jī)。

1.3 模型制備及藥物干預(yù) 正常對照組自由飲水 7 d，其余三組建立潰瘍性結(jié)腸炎模型采用自由飲用5% DSS溶液7 d?？筂IF單抗(4 mg/mL)與生理鹽水1 ∶3體積比稀釋后，抗MIF單抗干預(yù)組與生理鹽水組于1 d、2 d、4 d、6 d，分別行腹腔注射抗MIF單抗和生理鹽水0.2 mL·只-1·d-1。造模及給藥期間，每天觀察并記錄各組小鼠精神狀態(tài)、皮毛、活動、飲食、體重變化、糞便性狀等情況，并根據(jù)Cooper的經(jīng)典評分方法[7]，進(jìn)行疾病活動指數(shù)(disease activity index，DAI)評分。

1.4 標(biāo)本收集與處理 第8天用頸椎脫臼法處死小鼠，剖腹暴露結(jié)腸，截取盲腸末端至肛門的整個腸段，沿腸系膜緣縱軸切開，預(yù)冷生理鹽水沖洗干凈腸內(nèi)容物后，在濾紙上將腸壁展開，肉眼觀察結(jié)腸標(biāo)本的炎癥和潰瘍情況，對結(jié)腸進(jìn)行大體損傷評分[8]。一部分在液氮中速凍后保存于-80℃冰箱中，另一部分在HE染色鏡下觀察各組小鼠結(jié)腸組織病理改變并行組織學(xué)損傷評分[9]；免疫組化染色鏡下觀察NF-κBP65、IκBα的表達(dá)水平,一抗稀釋濃度依次為1 ∶500、1 ∶600。陽性結(jié)果判斷：高倍鏡下選取3個不重疊視野，以胞質(zhì)出現(xiàn)棕黃色或棕褐色顆粒為陽性細(xì)胞，計(jì)數(shù)各視野陽性細(xì)胞率(陽性細(xì)胞數(shù)/該視野細(xì)胞總數(shù)×100%)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行分析處理，計(jì)量資料以(x±s)表示，多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 小鼠一般情況 正常對照組小鼠精神較好，皮毛有光澤、順滑，反應(yīng)迅捷，體重均不同程度增加，糞便成條形、大便未見血性樣；與正常對照組比較，UC模型組和生理鹽水組小鼠皮毛明顯凌亂、無光澤，嚴(yán)重者毛發(fā)干枯，反應(yīng)遲滯，活動度明顯減低，出現(xiàn)拱背、扎堆現(xiàn)象，體重明顯下降，糞便稀樣、次數(shù)增多、便血嚴(yán)重；抗MIF單抗干預(yù)組小鼠毛色較正常對照組略黯淡，部分稍顯雜亂，但不如模型組和生理鹽水組明顯，精神狀態(tài)良好，體重減輕幅度小，部分小鼠出現(xiàn)輕微便血現(xiàn)象。

2.2 小鼠DAI評分 觀察每日小鼠的體重、大便性狀和隱血情況。疾病的活動情況與DAI評分成正比。與正常對照組相比，其余三組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，表明模型制備成功；與抗MIF單抗干預(yù)組相比，UC模型組和生理鹽水組與其差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；而UC模型組和生理鹽水組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.3 結(jié)腸大體損傷評分 肉眼觀察正常對照組小鼠結(jié)腸未見水腫充血，未見糜爛、潰瘍，腸壁血管清晰，均勻光滑；模型組和生理鹽水組結(jié)腸充血水腫、腸壁僵硬、色澤晦暗，散在出現(xiàn)明顯出血點(diǎn)和潰瘍，伴有糜爛，與周圍組織粘連；抗MIF單抗干預(yù)組小鼠結(jié)腸腸壁色澤暗淡，充血水腫，出現(xiàn)微小出血點(diǎn)，但其程度、范圍、潰瘍個數(shù)均不及模型組和生理鹽水組顯著。見表1。

2.4 HE染色組織學(xué)評分 正常對照組小鼠結(jié)腸黏膜及黏膜下層結(jié)構(gòu)完整無缺損，上皮細(xì)胞排列整齊，腺體形態(tài)規(guī)則，漿膜層血管無充血現(xiàn)象；UC模型組結(jié)腸黏膜上皮糜爛嚴(yán)重，黏膜固有層大部分腺體結(jié)構(gòu)破壞，肉芽組織形成，提示可能曾存在淺潰瘍，黏膜固有層及黏膜下層被大量炎癥細(xì)胞浸潤；抗MIF單抗干預(yù)組結(jié)腸黏膜上皮無糜爛，腺體結(jié)構(gòu)正常，血管內(nèi)紅細(xì)胞聚集，呈充血現(xiàn)象，黏膜固有層炎癥細(xì)胞浸潤，但炎癥細(xì)胞數(shù)量及浸潤深度不及UC模型組和生理鹽水組；生理鹽水組結(jié)腸黏膜上皮缺損、斷裂，輕度糜爛，炎癥細(xì)胞主要集中在黏膜固有層。見圖1、表2。

表1 小鼠DAI評分及結(jié)腸大體損傷評分 (x±s，分)

注：*P<0.05；與UC模型組比較，#P<0.05；與抗MIF單抗干預(yù)組比較，▲P<0.05。

A 正常對照組

B UC模型組

C 抗MIF單抗干預(yù)組

D 生理鹽水組

2.5 免疫組化SP法檢測小鼠結(jié)腸組織NF-κB p65的表達(dá) 小鼠結(jié)腸NF-κB p65主要表達(dá)于黏膜上皮、單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞，正常對照組結(jié)腸黏膜炎癥細(xì)胞少量表達(dá)在胞質(zhì)內(nèi)，而在UC模型組和生理鹽水組中，結(jié)腸黏膜炎癥細(xì)胞均呈強(qiáng)表達(dá)，胞核為主；抗MIF單抗干預(yù)組中結(jié)腸黏膜炎癥細(xì)胞表達(dá)減少，表達(dá)在胞質(zhì)內(nèi)。

NF-κB 的激活途徑可通過降解IκBs的方式來活化NF-κB， 活化的NF-κB隨后進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合。由此可知，NF-κB出現(xiàn)核轉(zhuǎn)移是其激活的一種重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組中NF-κB被激活，大量的NF-κB進(jìn)入核內(nèi)，從而導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)NF-κB的含量增加；抗MIF單抗干預(yù)組中細(xì)胞核內(nèi)NF-κB含量降低，大量NF-κB滯留在細(xì)胞質(zhì)中。模型組NF-κB持續(xù)激活，大量NF-κB進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)。單抗組解除了對IκB表達(dá)的抑制，IκB和NF-κB結(jié)合滯留在細(xì)胞質(zhì)中。我們發(fā)現(xiàn)UC模型組中NF-κB p65的表達(dá)細(xì)胞數(shù)顯著性增加(與對照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01)，而給予抗MIF單抗治療后NF-κB p65結(jié)果降低(與UC模型組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01)，從而緩解炎癥發(fā)展。見圖2、表2。

A 正常對照組 B UC模型組 C 抗MIF單抗干預(yù)組 D 生理鹽水組

2.6 免疫組化SP法檢測小鼠結(jié)腸組織IκBα的表達(dá) IκBα在各組小鼠結(jié)腸上皮組織中均不表達(dá)，但在炎癥細(xì)胞中表達(dá)。對照組結(jié)腸IκBα在黏膜炎癥細(xì)胞的胞質(zhì)中表達(dá)，并且在黏膜、黏膜下層及固有層的炎癥細(xì)胞中均有表達(dá)；而在UC模型組和生理鹽水組中，小鼠結(jié)腸黏膜的炎癥細(xì)胞表達(dá)增加，IκBα在結(jié)腸組織中的表達(dá)稍增加(與對照組比較，差異性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05)；抗MIF單抗組中結(jié)腸黏膜炎癥細(xì)胞表達(dá)減少，IκBα在結(jié)腸組織中的表達(dá)也顯著增多(與模型組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05)。見圖3、表2。

A 正常對照組 B UC模型組 C 抗MIF單抗干預(yù)組 D 生理鹽水組

組別n陽性細(xì)胞率病理學(xué)評分NF?κBIκB正常對照組100．3±0．48#▲8．93±1．91#▲9．13±1．98#▲UC模型組1013．6±1．17?▲58．63±2．41?▲13．23±2．11?▲抗MIF單抗干預(yù)組106．3±1．16?#25．40±2．46?#31．80±2．09?#生理鹽水組1013．9±1．52?▲58．23±2．76?▲13．60±1．96?▲

注：*與正常對照組比較，P<0.05；與UC模型組比較，#P<0.05；與抗MIF單抗干預(yù)組比較，▲P<0.05。

3 討 論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活和飲食習(xí)慣的改變，近10年來我國UC發(fā)病率逐年升高[10]。隨著抗TNF-α類新型制劑的成功運(yùn)用[11]，嘗試使用生物制劑治療UC減輕炎癥程度已成為當(dāng)前基礎(chǔ)與臨床研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和突破點(diǎn)。典型的NF-κB是p50和p65構(gòu)成的異源二聚體，可通過調(diào)控多種基因的表達(dá)，從而參與免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生等多種生物進(jìn)程中[12]。其次，NF-κB激活通路多種，其中最經(jīng)典的通路是通過降解IκBs釋放NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，結(jié)合目的基因促進(jìn)其翻譯轉(zhuǎn)錄[13]。NF-κB通路的過度激活導(dǎo)致了IBD的發(fā)生和發(fā)展。

本實(shí)驗(yàn)通過DSS誘導(dǎo)制備小鼠急性UC模型，通過對小鼠DAI評分及結(jié)腸大體及組織損傷的觀察，確立UC模型的成功建立。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用抗MIF單抗的小鼠，較模型組而言，小鼠的體重減輕幅度、糞便性狀、結(jié)腸的大體損傷、光鏡下結(jié)腸組織病理改變等均有顯著改善，結(jié)果表明抗MIF單抗能有效地減輕DSS誘導(dǎo)的急性UC小鼠的外在表現(xiàn)及結(jié)腸大體及組織的損傷，有一定的治療作用，對UC小鼠有一定的保護(hù)作用。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步通過免疫組化SP法檢測小鼠結(jié)腸組織NF-κB p65及其抑制因子IκBα的表達(dá)，結(jié)果顯示抗MIF單抗組小鼠結(jié)腸組織的NF-κB p65的表達(dá)較模型組減少，而IκBα較模型組的表達(dá)增多，兩者比較具有顯著性差異。研究結(jié)果表明抗MIF單抗對小鼠UC的發(fā)病的確能起到一定的保護(hù)作用。我們知道，NF-κB的核轉(zhuǎn)移是其激活的一個重要指標(biāo)，通過免疫組化結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)UC模型組中細(xì)胞核NF-κB p65的表達(dá)量明顯高于細(xì)胞質(zhì)表達(dá)。這提示模型組NF-κB持續(xù)激活，大量NF-κB進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，從而促進(jìn)NF-κB的過度活化，加速炎癥反應(yīng)的進(jìn)程。在抗MIF 單抗治療組中，抗MIF單抗促進(jìn)IκBα的表達(dá)量，從而導(dǎo)致NF-κB與IκB結(jié)合滯留于細(xì)胞質(zhì)中，最終緩和炎癥的發(fā)生。

近年來在對UC發(fā)病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，UC患者NF-κB的活性顯著升高，特別是活動期UC病人，腸黏膜的基底膜巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞中的p65亞基表達(dá)明顯升高[14]。NF-κB的P65亞基和細(xì)胞質(zhì)抑制性蛋白IκBs(IκBα、IκBβ、IκBε)結(jié)合后遮蔽NF-κB的核定位信號，阻止NF-κB向核內(nèi)轉(zhuǎn)移與核內(nèi)κB轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)結(jié)合[15]。MIF 啟動子上有NF-κB 的轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點(diǎn)，其表達(dá)受到NF-κB信號通路的調(diào)控，研究發(fā)現(xiàn)IL-1β能通過NF-κB途徑誘導(dǎo)離體子宮內(nèi)膜細(xì)胞中MIFmRNA的表達(dá)及蛋白的分泌。MIF 又可間接促使移入核內(nèi)的NF-κB增多，激活NF-κB的活性[16]。IκBα的降解與低表達(dá)是NF-κB活化的關(guān)鍵步驟。在以往研究中發(fā)現(xiàn)MIF可以抑制蛋白IκB的產(chǎn)生，使移入核內(nèi)的NF-κB增多，結(jié)合相應(yīng)基因的核轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點(diǎn)，啟動mRNA轉(zhuǎn)錄，增加翻譯產(chǎn)物，從而釋放大量黏附分子和炎性因子[17]。MIF與NF-κB互相促進(jìn)表達(dá)，形成正反饋，由此產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng),使機(jī)體內(nèi)炎癥因子失衡。

本實(shí)驗(yàn)通過免疫組化SP法檢測小鼠結(jié)腸組織的NF-κB p65、IκBα的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用抗MIF單抗的小鼠，較UC模型組而言，其中NF-κB p65表達(dá)下降，抑制IκBα因子表達(dá)增加。結(jié)果表明使用MIF單抗解除對IκB抑制，IκB表達(dá)增多并與NF-κB結(jié)合，同時減少了NF-κB的向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，間接證明了MIF單抗阻斷了NF-κB通路的過度激活，NF-κB作為信號傳導(dǎo)途徑中的樞紐，抑制了炎癥細(xì)胞的細(xì)胞因子表達(dá)，減輕了腸道炎癥反應(yīng)。

本次實(shí)驗(yàn)從分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路層面對抗MIF單抗對小鼠潰瘍性結(jié)腸炎可能產(chǎn)生的干預(yù)作用進(jìn)行了探討，初步判定抗MIF單抗通過抑制NF-κB信號通路及其下游炎癥因子的表達(dá)發(fā)揮作用 ，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了MIF單抗的療效，減輕了炎癥。希望在進(jìn)一步的研究中能確定NF-κB向核內(nèi)轉(zhuǎn)移后NF-κB核細(xì)胞的陽性率，且能定量研究NF-κB的活化情況。

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Effect of anti-macrophage migration inhibitory factor on NF-κB、IκB Expression in mice with ulcerative colitis

TANGGuangyao1，ZHANGQifang2,WANGBaitao1,TANGDenghai3,MENGYunchao2,LIXirong3,ZHANGHailian2,ZHANGJing3

(1GraduateSchoolofGuilinMedicalCollege，Guilin,Guangxi541004China；2DepartmentofGastroenterology; 3DepartmentofPathology,NanxishanHospitalofGuangxiZhuangAutonomousRegion，Guilin541002)

Objective To investigate the effect of anti-macrophage migration inhibitory factor monoclonal antibody on NF-κB p65、IκBα expression in mice with ulcerative colitis. Methods Acute ulcerative colitis was induced by 5% dextran sulfate sodium(DSS). Then the protective effect of anti-MIF Ab on ulcerative colotis in mice was observed. Forty mice were randomly distributed into normal control group, UC model group, anti-MIF Ab intervention group and saline group.During modeling and the period of administration, to observe score Disease Activity and general situations Index(DAI) of mice, after 8 days killing all mice,performing the gross damage score in colon, observing the colonic histopathological changes under the light microscope on HE staining.The expression of NF-κB p65、IκBα protein was detected by immunohistochemical staining. Results Compared with normal control mice, the level of NF-κB p65 protein increased significantly in colon tissue of mice with UC,the level of IκBα slightly increased. After treatment with anti-MIF Ab , the expression level of NF-κB p65 significantly lower than that in UC model group,but the expression level of IκBα increased. Conclusions These findings suggest that anti-MIF Ab had a protective effect on DSS-induced ulcerative colitis in mice down-regulating NF-κB p65 protein expression. Thus to inhibit the NF-κB signaling pathway, excessive activation in the colon tissue of UC mice.

Macrophage migration inhibitory factor monoclonal antibody(anti-MIF Ab); Dextran sulfate sodium(DSS); Ulcerative colitis(UC); Nuclear factor-κB (NF-κB); Inhibitor of NF-κB(IκB)

廣西桂林市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(編號：科技攻關(guān)20140120-7-2)；廣西醫(yī)療衛(wèi)生重點(diǎn)科研課題(編號：重2011018)

R 574.1

A

1673-6575(2017)02-0170-05

10.11864/j.issn.1673.2017.02.04

2017-01-27

2017-03-25)

*通信作者