RT-PCR檢測人膀胱上皮細胞雙功能氧化酶表達＊

耿會珍 劉明巖 趙麗君 劉珍 劉燕翔 黃寧 王伯瑤 吳琦

(四川大學華西基礎醫學與法醫學院感染免疫研究室,四川 成都 610041)

吞噬細胞NADPH氧化酶被激活后,細胞發生呼吸爆發,產生大量活性氧(ROS),成為細胞殺滅微生物的重要成分。2000年以后,在非吞噬細胞發現了NADPH氧化酶的同源物家族,被命名為 NOX(NADPH oxidase)家族。人類 NOX家族共有 7 個成員,即 NOX1、NOX2、NOX3、NOX4、NOX5、Duox-1和Duox-2[1-3]。NOX家族廣泛表達于機體的組織器官,其生物學功能成為研究的熱點。雙功能氧化酶(Duox-1和Duox-2)最初在甲狀腺中發現,它們除了具有NOX的C端結構域外,還有一個N端過氧化物酶樣胞外域,故稱為雙功能氧化酶。近年來,呼吸道、胰腺、腮腺、前列腺及腸胃道上皮等部位陸續發現Duox基因表達。泌尿道上皮是否表達Duox目前未見文獻報道,本實驗利用逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)的方法,觀察膀胱上皮細胞中是否存在Duox表達,并初步探討基因的表達調控因素。

1 材料與方法

1.1 材料 人膀胱上皮細胞株(T24)為本實驗室保存,RPMI-1640為GIBCO產品,新生小牛血清購自蘭州民海生物工程有限公司,佛波酯(PMA)購自 sigma公司,細胞因子(TNF-α、IFN-γ)為 PeproTech公司產品,Trizol試劑購自 Invitrogen公司,逆轉試劑盒購自M BI公司,Taq mix DNA聚合酶,DL2000 DNA Marker為天根生物技術有限公司產品,PCR引物由Invitrogen公司合成。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養及刺激 T24細胞采用含有10%新生小牛血清的1640培養基(無抗生素)常規培養和傳代。實驗前在每個細胞培養皿(60×15mm)中接種30萬個T24細胞,37℃5%CO2孵箱培養 24h。加入 PMA(濃度為5nM)或細胞因子(TNF-α 20 ng?ml-1+IFN-γ20 ng?ml-1),分別在刺激后的12、24h收集細胞抽提RNA。實驗同時設無刺激的空白對照組。

1.2.2 PCR引物設計 根據GenBank的序列,用Prime5.0軟件分別設計 Duox-1(登錄號 AF213465),Duox-2(登錄號AF267981),β-actin(登錄號 BC016045)的引物。

表1 PCR引物序列

1.2.3 總RNA提取 按 Trizol試劑說明操作。貼壁 T24細胞直接用Trizol試劑裂解,提取的總RNA用異丙醇沉淀,溶于經過DEPC處理的水中,紫外分光光度計檢測其含量及純度。

1.2.4 逆轉錄反應 在0.5ml的Eppendorf管中加入 RNasin 0.5μ l,Oligo(dt)1μ l,總 RNA 1μ l,M gCl24μ l,10(buffer 緩沖液2μ l,逆轉錄酶1μ l,用DEPC處理過的水補足至總體積20μ l,混勻,42℃反應 40min,95℃5min終止反應,冰浴冷卻5min,-70℃保存。

1.2.5 PCR 擴 增 Taq-mix 酶 12.5μ l,cDNA2μ l,上 游引 物0.5μ l,下游引物 0.5μ l,加水補足總體積 25μ l。Duox 反應程序：94℃ 10min,94℃ 45s,53℃ 45s,72℃ 1min,40個循環,最后72℃延伸10min,4℃保存。β-actin反應程序：94℃3min,94℃30s,62℃30s,72℃1min,27個循環,72℃5min,4℃保存。

1.2.6 PCR產物的鑒定 取 5μ lPCR產物,加 1μ l 6×lodding buffer,以1×TAE電泳緩沖液,在2%瓊脂糖凝膠上電泳約60min,Bio-Rad凝膠圖像分析儀拍照,Quantity One分析軟件對PCR擴增產物的特異性條帶進行灰度掃描,以β-actin產物作校正分析,計算目的基因與內參照β-actin灰度比。

1.3 統計學處理 利用SPSS軟件13.0對數據進行統計學處理。

2 結果

2.1 總RNA的鑒定

實驗提取的細胞總RNA用紫外分光光度計檢測OD260/OD280比值在1.79-1.90之間,表明所提RNA的純度較高,蛋白質和DNA污染少。從凝膠電泳上可以清晰看到28sRNA和18sRNA兩條帶(圖1),其亮度之比約為2∶1,5sRNA帶不明顯,表明RNA沒有降解。

2.2 RT-PCR擴增結果

PCR擴增結果顯示Duox-1,Duox-2在T24細胞中有組成性表達(Constructive expression)。佛波酯(PMA)刺激后,Duox-1基因表達無明顯改變,而Duox-2基因表達增加,并以細胞刺激后12h表達量最高,與未刺激對照細胞相比增加4.5倍(P＜0.05)(圖2)。

聯合使用細胞因子 TNF-α和INF-γ,Duox-1基因表達無明顯變化,Duox-2基因表達顯著增高,以實驗24h表達增加最為明顯,與未刺激對照細胞相比增加26.8(P＜0.05)(圖3)。

3 討論

圖3細胞因子(TNF-α、INF-γ)對T24細胞Duox1、Duox2基因表達的影響

吞噬細胞(中性粒細胞、單核/巨噬細胞)殺菌機理研究揭示,通過細胞呼吸爆發產生大量超氧陰離子和活性氧(ROS),是吞噬細胞重要的殺菌方式。NADPH氧化酶(NADPH oxidase)是吞噬細胞呼吸爆發的關鍵酶,該酶在吞噬細胞特異表達。基因突變而使NADPH氧化酶活性喪失的病人很容易感染細菌和真菌,這種疾病稱為慢性肉芽腫病(Chronic granulomatous disease,CGD)。2000年以來,通過基因同源檢索,發現人的基因組中另外還有6個基因編碼的蛋白分子與NADPH氧化酶結構和活性相似,因此具有NADPH氧化酶活性的分子被重新分類,分別稱為NOX1-5(NOX是NADPH oxidase的簡稱)以及Duox-1和Duox-2。在吞噬細胞特異表達的NADPH氧化酶現在稱為NOX2,而其他NOX分子廣泛表達于機體的上皮細胞、血管內皮細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞[4-6]。

活性氧(ROS)參與了許多重要生命活動,比如信號轉導、細胞凋亡、炎癥反應、免疫防御、組織損傷等,因此細胞(特別是非吞噬細胞)產生活性氧的分子基礎受人關注。雙功能氧化酶(Duox-1、Duox-2)是 NADPH氧化酶(NOX)家族的兩個重要成員,最早發現它們在甲狀腺中高表達,研究表明Duox2基因突變將使甲狀腺激素合成減少,而Duox-1在甲狀腺中表達的生物學意義尚有待明確。近年來研究顯示Duox-1、Duox-2在呼吸道、腸道上皮細胞也有很高的表達,并把它們與這些粘膜部位的免疫防御功能相聯系,氣管上皮細胞Duox-2產生的過氧化氫在乳過氧化物酶及硫氰酸鹽存在的情況下生成具有抗菌活性的次硫氰酸鹽,可能是呼吸道上皮的一種抗菌機制[7-8]。

雙功能氧化酶(Duox-1、Duox-2)是否在泌尿道粘膜上皮表達目前未見報道。本實驗通過 RT-PCR檢測表明在膀胱上皮細胞 T24中 Duox-1、Duox-2有組成性表達,并且佛波酯(PM A)以及炎癥細胞因子(TNF-α和IFN-γ)作用均能刺激細胞Duox-2的表達,但兩種刺激因素并不能改變Duox-1的表達,這與呼吸道上皮細胞雙功能氧化酶表達調控研究比較相似,Duox-2表達受 IFN-γ刺激,而Duox-1表達受 IL-4和 IL-13刺激[9]。本實驗證實了膀胱上皮細胞表達雙功能氧化酶,因此它們在泌尿道粘膜的生物學功能值得研究。而炎癥刺激增加Duox-2基因表達,提示雙功能氧化酶可能參與膀胱粘膜免疫防御過程,為膀胱粘膜抗感染機制研究提供了新的線索。

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