膽道損傷愈合過程中cIAP-1及caspase3的表達(dá)及其意義

駱 樂，姚豫桐，李可洲，黃孝倫(.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院外七病區(qū)，四川 成都 6007；.四川大學(xué)華西醫(yī)院肝膽胰外科，四川 成都 6004)

膽道損傷愈合過程中cIAP-1及caspase3的表達(dá)及其意義

駱 樂1，姚豫桐1，李可洲2，黃孝倫1
(1.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院外七病區(qū)，四川 成都 610072；2.四川大學(xué)華西醫(yī)院肝膽胰外科，四川 成都 610041)

目的 觀察凋亡調(diào)控蛋白cIAP1及其下游凋亡因子caspase3在膽道良性狹窄形成過程中的表達(dá)和定位情況，并探討其意義。方法 建立膽管損傷后愈合犬模型，分別利用原位雜交檢測(cè)技術(shù)及免疫組織化學(xué)過氧化酶標(biāo)記的鏈霉卵白素(Streptavidin Peroxidase Method，SP)法對(duì)犬膽道損傷愈合不同時(shí)期的組織中cIAP1及caspase3的表達(dá)和定位情況進(jìn)行分析。結(jié)果 cIAP1于各時(shí)間點(diǎn)均顯著性表達(dá)(P< 0.05)，定位于間質(zhì)細(xì)胞，以成纖維細(xì)胞為甚；各組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)。Caspase3表達(dá)明顯弱于對(duì)照組(P< 0.05)，腺上皮表達(dá)相對(duì)較強(qiáng)，各期之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)。cIAP-1mRNA與caspase3蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)(r=-0.97，P< 0.05)。結(jié)論 抗凋亡基因cIAP-1通過抑制其下游凋亡因子caspase3可能在膽道損傷后的瘢痕愈合轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要作用。

膽道；原位雜交；免疫組化；凋亡；cIAP1；caspase3

組織損傷愈合機(jī)制的探索一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，有學(xué)者認(rèn)為，造成不同愈合轉(zhuǎn)歸的最終原因在于成纖維細(xì)胞的某些基因的表達(dá)改變[1]。而膽管組織以它特有的環(huán)境使其愈合變得更加復(fù)雜，膽汁復(fù)雜的成分以及膽管細(xì)胞特有的某些性質(zhì)使損傷后的炎癥細(xì)胞處于持續(xù)性的激活狀態(tài)，以致各種炎癥因子，細(xì)胞因子不斷被釋放，形成一個(gè)慢性持續(xù)性的炎癥環(huán)境，最終導(dǎo)致成纖維細(xì)胞的持續(xù)增殖，瘢痕形成[2]。因此，在膽道組織愈合過程中，有可能某些基因的表達(dá)發(fā)生了改變，并直接導(dǎo)致了成纖維細(xì)胞的持續(xù)增殖。本研究通過免疫組化及原位雜交的手段分別對(duì)凋亡因子caspase3及凋亡抑制基因cIAP-1的表達(dá)進(jìn)行分析，探討其在良性膽管狹窄形成中的作用。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物模型的制備 本地健康雜交犬30只，雌雄不限，體重(12.6±2.1)kg。分籠飼養(yǎng)，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各15只。術(shù)前晚禁食，氯胺酮4 mg/kg及速眠醒0.1 ml/kg肌肉注射誘導(dǎo)麻醉，上肢靜脈穿刺補(bǔ)液，青霉素320萬U加入10%葡萄糖氯化鈉注射液中，術(shù)中靜滴。經(jīng)右上腹肋緣下弧形切口入腹，首先距十二指腸上緣2 cm處游離出膽總管(上下游離范圍不超過1 cm)，實(shí)驗(yàn)組橫向切開膽總管前壁，范圍約為其周徑1/2，以5-0不吸收絲線作膽總管壁全層吻合，針距0.4～0.5 mm，邊距0.3～0.4 mm。術(shù)畢探查吻合口無滲漏，于肝腎隱窩放置引流管后關(guān)腹。對(duì)照組游離膽總管后直接關(guān)腹。術(shù)后于皮下注射生理鹽水補(bǔ)液并預(yù)防感染治療3天，3天后拔除腹腔引流管。

1.2 標(biāo)本采集及檢測(cè) 分別于術(shù)后2、3、4、5及6月取材，每次取材6只，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各3只。切取吻合口連同上、下1 cm 組織，4%多聚甲醛溶液，PBS(pH 7.0～7.6)含有1/1000 DEPC固定，常規(guī)脫水、透明、浸蠟、包埋制成蠟塊后行4 μm連續(xù)切片，HE染色，光鏡觀察。免疫組化染色采用SP 法，第一抗體caspase3兔抗狗 IgG(北京博奧森)，二抗羊抗兔IgG(北京中杉金橋)，三抗堿性磷酸酶標(biāo)記鏈酶親和素；AP-Red試劑盒(北京中杉金橋)。原位雜交采用AP法，針對(duì)cIAP-1基因mRNA(GenBank，No.XM-006266)的多聚寡核苷酸探針序列(5′to3′)：5′-dig-TGCGTATCAAGAACTCACACCTGGGAAACC -3′。染色步驟按AP 試劑盒說明進(jìn)行；堿性磷酸酶顯色，蘇木素復(fù)染，封片，觀察。用已知cIAP-1及caspase3的陽性切片作陽性對(duì)照，用PBS液分別代替一抗、二抗及三抗作陰性對(duì)照。每張切片隨機(jī)選取5個(gè)互不重疊的高倍鏡視野，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3 判定標(biāo)準(zhǔn) 陽性細(xì)胞評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：以細(xì)胞漿染成紅色為陽性細(xì)胞。應(yīng)用Image pro plus10.5 圖像分析軟件，對(duì)各組切片平均表達(dá)強(qiáng)度進(jìn)行定量分析，即測(cè)量其平均光密度值(mean Intensity Optical Density，mIOD)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用PASW Statistics 18統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間及組內(nèi)比較采用重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的方差分析及Bonferroni、LSD檢測(cè)；cIAP-1與caspase3表達(dá)的關(guān)系采用spearman相關(guān)性分析。P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 實(shí)驗(yàn)組1犬術(shù)后15天死于腹腔感染，另有1犬術(shù)后9天死于膽漏，為保證樣本量，于同樣條件下按上述造模方法，另外補(bǔ)入新樣本。其余犬只食欲、反應(yīng)尚可。

2.2 組織學(xué)觀察 各組均有慢性炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，纖維組織增生并分割腺上皮，灶性淋巴濾泡形成的現(xiàn)象，為典型的慢性炎癥表現(xiàn)。其中2、3、4月均有膽管壁，上皮下的灶性充血及出血現(xiàn)象。并有不同程度的腺體擴(kuò)張。而5、6月出現(xiàn)腺體深陷肌層的表現(xiàn)，這可能是纖維增生所造成的腺體移位。由此可見，膽管損傷愈合后即處于慢性持續(xù)性的炎癥環(huán)境中，管壁結(jié)構(gòu)明顯破壞，纖維組織大量增生是其主要的病理改變。

2.3 原位雜交結(jié)果 兩組各時(shí)間點(diǎn)瘢痕組織cIAP-1基因表達(dá)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)。實(shí)驗(yàn)組上皮下間質(zhì)組織有明顯陽性表達(dá)結(jié)果，而腺上皮鮮有表達(dá)。主要定位于纖維組織，胞漿染色呈鮮紅色。炎癥細(xì)胞包括淋巴細(xì)胞及單核巨噬細(xì)胞等以及血管內(nèi)皮細(xì)胞等也有不同程度表達(dá)，見表1，圖1a。對(duì)照組僅腺體組織有弱陽性表達(dá)，見圖1b。實(shí)驗(yàn)組各時(shí)間點(diǎn)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)。

2.4 免疫組化結(jié)果 如表2，圖1c，兩組各時(shí)間點(diǎn)瘢痕組織caspase3表達(dá)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)，呈現(xiàn)弱表達(dá)狀態(tài)，上皮細(xì)胞表達(dá)明顯強(qiáng)于間質(zhì)組織；如圖1d，對(duì)照組于上皮及間質(zhì)內(nèi)均有程度不等的陽性結(jié)果。實(shí)驗(yàn)組各時(shí)間點(diǎn)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)。

2.5 相關(guān)性分析 膽道損傷愈合過程中，cIAP-1mRNA與caspase3蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)(r=-0.95，P< 0.01)。

圖1 兩組術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)瘢痕組織cIAP-1mRNA及caspase3蛋白表達(dá) a：實(shí)驗(yàn)組cIAP-1mR -NA于間質(zhì)組織大量表達(dá)，腺體染色較淺(×400)；b：對(duì)照組腺體及間質(zhì)組織均無明顯染色(×400)；c：實(shí)驗(yàn)組caspase3總體表達(dá)弱，腺體染色相對(duì)較強(qiáng)；d：對(duì)照組caspase3腺體及間質(zhì)組織均有表達(dá)

表1 術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)兩組cIAP-1和caspase3表達(dá)情況比較

*與對(duì)照組比較，P< 0.05

3 討論

凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein，IAP)家族是一類保護(hù)某些細(xì)胞在遭受各種刺激的情況下免于程序性死亡的蛋白超家族。首先是從桿狀病毒基因組克隆到，包括cIAP-1、cIAP-2、XIAP、survivin、BRUCE，及ML-IAP等。這其中cIAP-1、cIAP-2、XIAP的大部分結(jié)構(gòu)具有同源性。它們的氨基末端均含有3個(gè)肽段BIR重復(fù)序列，羧基端則均含有1個(gè)高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)域，這使其具有泛素E3的活性。IAPs抑制細(xì)胞凋亡主要通過兩種方式[3]：①通過BIR序列與Caspase的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)作用，IAP可以直接抑制Caspase-3、7和9的作用；②通過RING序列，IAP可以催化Caspase-3和-7泛素化，導(dǎo)致這些Caspase被蛋白酶體降解。這兩種途徑均可抑制caspase3活性，從而達(dá)到抗凋亡的作用。由此，我們選擇檢測(cè)caspase3表達(dá)作為評(píng)價(jià)IAPs在膽道損傷愈合過程中抗凋亡作用的另一視點(diǎn)。目前，IAPs基因在某些原發(fā)性腫瘤中被發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)。Issei等[4]通過熒光原位雜交的方法研究食管鱗狀細(xì)胞癌株(esophageal squamous cell carcinomas，ESCs)染色體11q21-q23中出現(xiàn)放大效應(yīng)的靶基因時(shí)發(fā)現(xiàn)：cIAP-1基因呈現(xiàn)持續(xù)性過度表達(dá)狀態(tài)即放大效應(yīng)。而Ashley等[5]于最近發(fā)現(xiàn)XIAP在肺纖維化形成過程中也起重要作用。病理性瘢痕形成過程表現(xiàn)為成纖維細(xì)胞的過度增殖，這與某些基因的表達(dá)調(diào)控關(guān)系密切。有學(xué)者利用基因芯片技術(shù)證實(shí)，普通瘢痕與瘢痕疙瘩相比，有402條基因的表達(dá)有區(qū)別，其中有250條基因上調(diào)，152條基因下調(diào)，有8種凋亡基因表達(dá)過低[6]。Messadi等[7]通過標(biāo)記定量研究發(fā)現(xiàn)，正常皮膚成纖維細(xì)胞凋亡率，比瘢痕疙瘩高兩倍，凋亡相關(guān)基因表達(dá)也下降。由此可見，凋亡基因表達(dá)改變對(duì)病理性瘢痕的形成起較大作用。

膽道環(huán)境下的損傷愈合同樣以瘢痕形成，成纖維細(xì)胞過度增殖為轉(zhuǎn)歸，我們相信在此過程中，某些凋亡基因的上調(diào)起到了關(guān)鍵性作用。本實(shí)驗(yàn)中，我們觀察到，作為細(xì)胞凋亡的主要調(diào)控者之一的cIAP-1于各時(shí)間點(diǎn)均為強(qiáng)陽性表達(dá)，證明cIAP-1處于過度表達(dá)狀態(tài)，凋亡嚴(yán)重受阻，增殖與凋亡失衡。也不難理解最終的瘢痕形成及攣縮所造成的膽管狹窄。從另一方面來看，此結(jié)果也說明了刺激因素的持續(xù)性，即慢性持續(xù)性的炎癥背景的形成。NF-KB作為炎癥信號(hào)介導(dǎo)的關(guān)鍵性核因子啟動(dòng)了下游眾多基因的表達(dá)，包括IAPs基因在內(nèi)的幾個(gè)重要的抗凋亡基因如：cIAP-1、cIAP-2、XIAP、bcl-2、bcl-xl、c-FLIP等[8]。Messadi等[9]研究發(fā)現(xiàn)，瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞較正常皮膚在NF-KB激活及其相關(guān)下游基因包括腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TNF-receptor-associated factors，TRAF)1，TRAF2，cIAP-1的表達(dá)方面表現(xiàn)出更高的基礎(chǔ)水平。因此，膽管愈合過程中，有可能是慢性炎癥的持續(xù)使NF-KB得以不斷被激活，并迅速進(jìn)入核內(nèi)啟動(dòng)下游靶基因持續(xù)性表達(dá)。另外，從定位來看，cIAP-1過度表達(dá)于成纖維細(xì)胞，而膽管上皮細(xì)胞幾乎未表達(dá)，這表明在凋亡抵抗方面，成纖維細(xì)胞較膽管上皮細(xì)胞有明顯的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步證明膽管組織愈合以成纖維細(xì)胞的大量增殖修復(fù)為主。究其原因，可能與膽管上皮細(xì)胞所特有的膜結(jié)構(gòu)膽酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(apical sodium-dependent bile acid transporter，ASBT)有關(guān)。后者負(fù)責(zé)膽管上皮對(duì)膽酸的攝取，其表達(dá)量受膽汁成分的調(diào)節(jié)[10]。有研究表明[11]，膽管上皮細(xì)胞內(nèi)膽酸濃度的改變，可通過Ca2+，P13K，PKC等信號(hào)通路影響細(xì)胞的增殖、凋亡、分泌及基因表達(dá)。因此，有可能是膽道損傷愈合過程中的膽汁內(nèi)環(huán)境的變化使其表達(dá)發(fā)生改變，進(jìn)而影響了膽管上皮細(xì)胞對(duì)膽汁成分地?cái)z取及反應(yīng)，通過復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)，最終導(dǎo)致NF-KB的激活減少或cIAP-1基因表達(dá)直接受到抑制，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步探究。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)cIAP-1在炎癥細(xì)胞如單核巨噬細(xì)胞，淋巴細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞均有不同程度表達(dá)，這或許將直接導(dǎo)致這些炎性細(xì)胞凋亡失敗，從而大量增殖并分泌炎癥介質(zhì)，進(jìn)而造成炎癥的持續(xù)。

Caspase即半胱氨酸特異性蛋白酶，又稱凋亡蛋白酶，是哺乳動(dòng)物中與線蟲死亡基因產(chǎn)物ced-3同源且具有相同作用的一類半胱氨酸蛋白酶家族[12]，是各種凋亡信號(hào)傳導(dǎo)的共同終末。激活的Caspase可以水解約100個(gè)底物，包括細(xì)胞調(diào)節(jié)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA修復(fù)、組織平衡、細(xì)胞存活等環(huán)節(jié)中重要的蛋白，從而使細(xì)胞表現(xiàn)為凋亡特有的形態(tài)學(xué)及生化特征：細(xì)胞皺縮、斷裂，染色質(zhì)聚集，DNA降解，以及隨后的凋亡細(xì)胞被吞噬細(xì)胞迅速地清除等。許多影響細(xì)胞凋亡的基因，如p53、bcl-2、Fas、Rb 等；細(xì)胞因子，藥物等均可以通過調(diào)節(jié)caspase活化發(fā)揮作用。caspase3的序列和功能與ced-3最為接近，能特異地在天冬氨酸殘基的位置剪切底物蛋白，而自己本身在細(xì)胞凋亡中也在天冬氨酸的位置被剪切為兩個(gè)片斷，即前體Caspase3(35 kD)在Asp28和Ser29之間及Asp175和Ser176之間進(jìn)行剪切，產(chǎn)生有活性的17 kD亞基和12 kD的亞基[13]。因此，caspase3的表達(dá)將直接反應(yīng)細(xì)胞凋亡的程度。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，caspase3于各時(shí)間點(diǎn)均弱表達(dá)，且結(jié)締組織弱于腺上皮，但均低于正常組。說明膽道愈合過程中伴有細(xì)胞失凋亡，并且以結(jié)締組織最為明顯。我們通過相關(guān)分析還發(fā)現(xiàn)，cIAP-1mRNA表達(dá)與caspase3蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，證明兩者在調(diào)控膽管組織愈合過程中的細(xì)胞凋亡方面有著較為密切的關(guān)系?；蛟S可以這么認(rèn)為，膽道修復(fù)過程中，cIAP-1作為caspase3上游的凋亡調(diào)控因子，其過度表達(dá)至少部分導(dǎo)致了caspase3的失活，凋亡抑制，最終造成纖維細(xì)胞的大量增殖，造成最終的膽道狹窄形成。

我們或許可以通過適當(dāng)抑制IAPs基因表達(dá)以增加膽道愈合過程中的成纖維細(xì)胞的凋亡進(jìn)程，從而達(dá)到遏制成纖維細(xì)胞過度增殖的狀態(tài)，軟化瘢痕，最終避免膽道良性狹窄的形成。

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The expression and significance of caspase3 and cIAP-1 in the wound healing process of bile duct

LUOLe1，YAOYu-tong1，LIKe-zhou2，HUANGXiao-lun1
(1.TheSeventhWardofDepartmentofSurgery，SichuanAcademyofMedicalSciences&SichuanProvincialPeople'sHospital，Chengdu610072，China；2.DepartmentofHepatopancreatobiliarysurgery，WestChinaSchoolofMedicine/WestChinaHospitalofSichuanUniversity，Chengdu610041，China)

HUANGXiao-lun

Objective To observe the expression and localization of the apoptosis regulation protein cIAP1 and its downstream factor caspase3 in the course of the formation of benign biliary stricture and to explore its significance.Methods After establishment of canine model for healing after bile duct injury，expression and localization of cIAP1 and caspase3 in biliary tissue at different stages of healing were analyzed by using in situ hybridization technique and immunohistochemical peroxidase labeled avidin-streptavidin (Streptavidin Peroxidase Method，SP) method，respectively.Results cIAP1 was significantly expressed at all time points (P< 0.05).The expression was located in the interstitial cells，especially in fibroblasts.There was no significant difference among the healing stages (P> 0.05).The expression of caspase3 in the experimental group was significantly less than that in the control group (P<0.05).The expression in epithelial cells was relatively stronger.There was no significant difference among the healing stages (P> 0.05).There was a negative correlation between cIAP-1 mRNA and caspase3 protein (r =-0.97，P<0.05).Conclusion The inhibition of caspase3 by cIAP-1 may play an important role in scar-less healing after bile duct injury.

Biliary；In situ hybridization；Immunohistochemistry；Apoptosis；cIAP1；Caspase3

黃孝倫

R657.4

A

1672-6170(2016)05-0087-04

2015-12-10；

2016-03-24)