Toll樣受體4激活Wnt/β-catenin信號通路促進骨髓間充質干細胞增殖

陳文明 龍仙萍 趙然尊 石 蓓

(遵義醫學院附屬醫院心血管內科，貴州 遵義 563000)

Toll樣受體(TLR)主要在單核巨噬細胞和樹突細胞等免疫細胞中表達。間充質干細胞(MSCs)表面有多種TLR表達，且TLR4配體可通過信號轉導通路調控MSCs的增殖和分化〔1，2〕。TLR4通過Wnt/β-Catenin信號促進乙型肝炎病毒(HBV)相關肝癌細胞的增殖和遷移〔3〕。本研究通過內毒素脂多糖(LPS)作用骨髓間充質干細胞(BMSCs)，觀察TLR4能否通過調控Wnt/β-catenin信號通路促進BMSCs增殖。

1 材料與方法

1.1一般材料 6周齡SD大鼠，體重50～100 g，購自第三軍醫大學實驗動物中心。實驗試劑與儀器：LPS(購自美國Sigma-Aldrich公司)；TLR4阻斷劑(購自美國Abcam公司)；甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)、β-actin、β-catenin、細胞周期蛋白(cyclin)D1和c-myc抗體及山羊抗兔二抗(均購自博奧森科技有限公司)；TRIzol和PCR試劑盒(均購自日本TaKaRa公司)；倒置熒光顯微鏡(購自日本OLYMPUS公司)；凝膠成像系統和電泳儀(均購自美國BIO-RAD公司)。分為對照組 〔磷酸鹽緩沖液(PBS)〕、LPS組(1.0 μg/ml)、TLR4阻斷劑+LPS組(TLR4阻斷劑0.5 μg/ml與細胞共同作用4 h后加入LPS 1.0 μg/ml)、Wnt信號通路抑制因子(DKK-1)+LPS組(加入DKK-1 0.1 mg/ml后，即刻加入LPS 1.0 μg/ml)各3只。

1.2方法

1.2.1BMSCs的培養和鑒定 大鼠用手術剪刀快速斷頸處死，用酒精浸泡消毒，在超凈工作臺分離股骨和脛骨，沖出骨髓，經離心后棄上清，之后制成單細胞懸液，轉移到細胞培養瓶，將細胞培養瓶置于37℃，5% CO2無菌細胞培養箱中培養，細胞培養至第3代，利用流式儀檢測BMSCs表面標志物的表達〔4〕。

1.2.2CCK-8 檢測 BMSCs 的增殖 根據CCK-8試劑盒檢測BMSCs 的增殖能力。

1.2.3Western印跡檢測BMSCs中TLR4蛋白表達 對照組和LPS組細胞培養至3 d后收集細胞，將細胞裂解，提取細胞總蛋白，然后用聚氰基丙烯酸正丁酯(BCA)法檢測總蛋白濃度。配膠上樣，恒壓電泳后轉膜(濕轉)，聚偏氟乙烯(PVDF)膜封閉2 h，與一抗結合(TLR4 1∶200)、4℃過夜，二抗孵育2 h，用凝膠成像系統曝光掃描，采用Quantity One定量分析軟件系統對圖像進行灰度測定，以目的條帶和β-actin比值作為半定量依據。

1.2.4實時熒光定量(RT)-PCR檢測BMSCs中β-catenin、c-myc及cyclinD1 mRNA表達 細胞放置于37℃，5% CO2無菌細胞養培箱中培養3 d，用Trizol法提取總RNA，將RNA逆轉錄，然后根據試劑盒說明書，進行PCR反應擴增。基因引物序列為β-catenin上游：5′-TGGTGACAGGGAAGACATCA-3′,下游：5′-CCATAGTGAAGGCGAACTGC-3′,108 bp;c-Myc上游：5′-GAGACAGATCAGCAACAACCGA-3′,下游：5′-CTGCTTGGACGGACAGGATG-3′,227 bp;Cyclind1上游：5′-TTCGTTGCCCTCTGTGCCA-3′,下游：5′-GAAGCGTGTGAGGCGGTAGTAG-3′,196 bp;β-actin上游：5′-CCACGAACTACCTTCAACTCC-3′,下游：5′-GTGATCT CCTTCTGCATCCTGT-3′,132 bp。

1.2.5Western印跡檢測BMSCs中β-catenin、c-myc和cyclinD1蛋白表達 一抗濃度分別為β-catenin 1∶200、c-myc 1∶300、cyclinD1 1∶200。

1.3統計學方法 應用SPSS17.0軟件進行t檢驗。

2 結 果

2.1BMSCs的培養與鑒定 在顯微鏡下見原代BMSCs呈圓形亮點狀分布于培養瓶底部，P1代BMSCs呈多角形、短棒或短梭形；P2代BMSCs形態呈長梭狀均勻分布；P3代BMSCs細胞體積較大，與P2代BMSCs細胞形態相似。流式細胞儀檢測結果顯示，BMSCs表面標志物CD29為98.6%，CD90為99.7%，CD45為2.7%。見圖1。

2.2BMSCs的增殖情況 如圖2所示，LPS剌激后，細胞的增殖能力得到了增強，第3天增殖最為明顯，且LPS組(1.370±0.143)顯著高于對照組(1.210±0.101，P<0.01)。

2.3BMSCs中β-catenin、c-myc及cyclinD1 mRNA表達情況 與對照組相比，LPS組細胞核內β-catenin mRNA、c-myc和cyclinD1 mRNA表達顯著增加(P<0.01)；與LPS組相比，加入TLR4阻斷劑和抑制劑DDK-1后，β-catenin、c-myc、cyclinD1 mRNA表達，均顯著下降(P<0.01)。見圖5。

圖1 BMSCs的生長情況(×100)

2.4BMSCs中cyclinD1、c-myc及β-catenin蛋白表達情況 與對照組相比，LPS組BMSCs細胞核內β-catenin蛋白表達、c-myc和cyclinD1表達明顯增強(P<0.01)；與LPS組相比，加入TLR4阻斷劑和抑制劑DDK-1后，β-catenin、c-myc和cyclinD1表達均明顯下降(P<0.01)。見圖4。

圖2 BMSCs增殖曲線

2.5BMSCs中TLR4蛋白表達情況 Western印跡檢測結果發現，與對照組(0.445±0.031)比較，LPS組TLR4(1.088±0.097)呈現高表達(P<0.01)。見圖5。

與對照組比較:1)P<0.01；與LPS組比較:2)P<0.01；下圖同圖3 BMSCs中β-catenin、c-myc、cyclinD mRNA表達情況

圖4 BMSCs中 β-catenin、c-myc、cyclinD1蛋白表達

圖5 BMSCs中TLR4的表達

3 討 論

經典的 Wnt/β-catenin信號傳導通路，最初由Wnt蛋白與細胞表面的Wnt蛋白受體(Frizzled proteins和LRP5/6)相結合，信號傳遞入胞內，穩定β-catenin，然后將穩定的β-catenin轉移至細胞核中，進入細胞核后的β-catenin與淋巴增強子結合因子(Lef))或T細胞因子(Tcf))等轉錄因子構成轉錄復合物，啟動增殖相關目標基因的表達，如cyclinD1、軸蛋白(axin)2、c-Myc等〔5〕。本研究結果表明，TLR4能通過Wnt/β-catenin

信號通路促進BMSCs增殖，為BMSCs臨床治療心肌梗死疾病提供了新的理論依據。

1Hua-Cho H，Bae YC，Jung JS.Role of toll-like receptors on human adipose derivedstromal cells〔J〕.Stem Cells，2006；24(12)：2744-52.

2Pevsner-Fischer M,Morad V,Cohen-Sfady M，etal.Toll-like receptors and their ligands control mesenchymal stem cell functions〔J〕.Blood，2007；109(4)：1422-32.

3Yin Y，Li F，Li S，etal.TLR4 influences hepatitis B virus related hepatocellular carcinoma by regulating the Wnt/β-catenin pathway〔J〕.Cell Physiol Biochem，2017；42(2)：469.

4龍仙萍，鄧文文，趙然尊，等.干擾Nrf2基因后骨髓間充質干細胞移植對大鼠心肌梗死后心肌凋亡的影響〔J〕.第三軍醫大學學報，2015；37(13)：1319-24.

5Kim JH，Liu X，Wang J，etal.Wnt signaling in bone formation and its therapeutic potential for bone diseases〔J〕.Ther Adv Musculoskelet Dis，2013；5(1)：13-31.