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编号:10243695
内皮素与诱导型一氧化氮合酶的mRNA表达在牙髓炎中相关性研究
http://www.100md.com 《中华口腔医学杂志》 1999年第6期
     作者:严焱 刘正

    单位:200011 上海第二医科大学口腔医学院

    关键词:大鼠,Wister;内皮缩血管肽类;牙髓炎

    中华口腔医学杂志990607 【摘要】 目的 通过对内皮素1(endothelin-1,ET-1)与诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的mRNA表达在牙髓炎中相关性的研究,探讨二者在牙髓炎中的相互关系和作用。方法 大鼠牙髓炎模型制造、RNA抽提、逆转录-聚合酶链式反应(the reverse-polymerase chain reaction,RT-PCR)。结果 牙髓炎时,牙髓组织中的ET-1/iNOS mRNA表达在炎症各组均较对照组升高,其中炎症72小时最为明显;二者mRNA表达水平呈正相关。结论 ET-1/iNOS直接参与牙髓炎中的病理改变,通过收缩/舒张血管发挥调节牙髓微循环的作用;ET-1/iNOS在牙髓炎中的表达调控机制为基因转录水平。
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    Relative analysis of the mRNA expression between endothelin and inducible nitric oxide in pulpitis

    YAN Yan,LU Zheng.

    School of Stomatology,Shanghai Second Medical University,Shanghai 200011

    【Abstract】 Objective To study the relationship between endothelin-1(ET-1) and inducible nitric oxide synthase (iNOS)through the mRNA expression in pulpitis. Methods The model of experimental rat pulpitis ;extraction of RNA,the reverse-polymerase chain reaction(RT-PCR) were used. Results The mRNA expression of ET-1/iNOS in pulpitis groups was higher than the control. There was relationship in the mRNA expression between ET-1 and iNOS. Conclusion Pulp microcirculation was mechanized by the contraction and relaxtion of ET-1/iNOS , which could have direct effects on the pathological change. The control mechanism was due to the up-regulation of ET-1/iNOS gene in transcription level.
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    【Key words】 Rats,Wister Endothelins Pulpitis

    内皮素(endothelin,ET)与一氧化氮(nitric oxide,NO)是一对主要由内皮细胞分泌、作用于血管但功能相异的血管活性因子。ET具有较强的缩血管及促细胞增殖作用。现有资料表明:ET与炎症有密切关系。NO作为细胞信使和效应分子与血管张力及局部血流有关,具有杀伤病源微生物、调节细胞免疫等广泛的生物学及病理学效应。一氧化氮合酶是NO合成过程中的关键酶,其中诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)更是在组织损伤、炎症等病理状态下通过NO发挥作用。ET与NO彼此相互调节、制约,共同维持和调控微循环的稳定,但ET与NO在牙髓炎中的作用及二者之间的关系尚未见报道。我们从分子水平研究实验性大鼠牙髓炎中内皮素1(ET-1)与病理状态时NO合成的关键酶iNOS在牙髓炎中的基因表达,以阐明二者在牙髓炎中的作用及相互关系。
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    材料与方法

    一、 实验动物分组

    Waster雄性大鼠,体重200~210g,分为对照组、炎症24小时、炎症72小时及炎症 120小时共4组,每组4只。

    二、材料

    1.口腔混合细菌:用消毒棉球从临床冠周炎患者盲袋内取样,置37℃微需氧培养后2天取出,1 500 r/min离心15分钟,去除上清液,留细菌沉淀物备用。

    2.细菌内毒素(lipopolysacchsride,LPS) ATCC 25845(Bacteroides melaninogenicus,BM)(由第四军医大学口腔医学院牙髓生物实验室赠送):用生理盐水将产黑色素类杆菌内毒素稀释至5 g/L,过滤除菌后备用。
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    3.TRIzol试剂(Total RNA isolation system,GIBCO BRL)。

    4.反转录-多聚合酶链式反应(the reverse-polymerase chain reaction,RT-PCR)试剂盒(GIBCO BRL)。

    5.引物制备:根据文献[1-3]报道的iNOS、 ET-1、β-肌动蛋白(β-actin)特异引物序列,由GIBCO BRL合成。①iNOS(576bp):上游:5'-GTGTTCCACCAGGAGATGTTG-3',下游:5'-CTCCTGCCCGCTGAGTTCGTC-3';②ET-1(407bp):上游:5'-TCTTCTCTCTGCTGTTTGTGGCTT-3', 下游:5'-TCTTTTACGCCTTTCTGCATGGTA-3';③β-actin(540bp):上游:5'-GTGTTCCDCTCTAGGCACCAA-3',下游:5'-CTCTTTGATGTCACGCACGATTT-3'。
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    三、主要仪器

    DNA扩增仪(PERKIN,ELWER9600型,U.S.A.);低温超速离心机(Universal,U.S.A.);紫外分光光度计(岛津UV-1601,Japan)。

    四、方法与步骤

    1.大鼠牙髓炎动物模型:手术参照Okiji.K(1987)及Bergenholy G(1991)的方法,稍作改良。上颌切牙:大鼠经腹腔注射戊巴比妥钠(2.5%),于龈缘处切断牙冠,喷水下1/4#球钻穿髓。扩宽髓腔入口,止血。将5 μl的口腔细菌沉淀物及浸有LPS的棉捻置入髓腔,开放。下颌切牙:麻醉固定同上颌切牙,并将牙龈向根方推移4 mm,止血。在距龈缘14~15 mm处从牙槽骨上钻孔,暴露牙髓、止血。以后各步骤同上颌切牙。分别于术后24、72及120 h乙醚麻醉处死动物,取出切牙。

    2.RNA抽提:采用Chomczynski(1987)异硫氰酸胍-酸-酚一步法。0.1%焦碳酸二乙酯(diethyl pyrocarbonate,DEPC)擦拭切牙表面,于冰上用眼科剪剥离牙本质,完整取出牙髓。取30 mg牙髓组织,加入TRIzol试剂1 ml,具体步骤按GIBCO公司说明进行。所提总RNA经紫外分光光度仪测定260 nm/280 nm比值及浓度。
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    3.逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR):①逆转录:取总RNA5 μg,加入Oligo(dT)12-18引物1 μl及DEPC水至12 μl,70℃变性10 min,置冰上10 min,然后依次加入10×buffer、25 mmol/L MgCl2、10 mmol/LdNTP (deoxyribonucleoside triphosphate)、0.1 mol/LDTT (dithiothreitol)、逆转录酶Superscript II,总反应体积20 μl,混匀,42℃ 60 min逆转录后94 ℃ 10 min。-20℃存放待用。②PCR:ET-1、iNOS及β-actin各组每一标本取2 μl逆转录产物,分别加入10×buffer、50 mmol/L MgCl2、10 mmol/L dNTP、10 pmol/L ET-1、iNOS、β-actin寡核苷酸引物1 μl,TagDNA聚合酶1 μl。总反应体积25 μl,PCR反应前94℃变性5 min,以后PCR反应所需变性,退火及延伸温度分别为94℃、55℃、72℃,反应时间为30 s、30 s和40 s。共行30次循环。反应结束前72℃ 7min,使反应充分。③PCR产物分析:取PCR产物20 μl, 2%琼脂糖凝胶电泳分析。紫外灯下观察拍照。经VIDAS图像分析系统行图像处理。因肌动蛋白基因(β-actin)为体内恒定表达基因,故用β-actin作为ET-1、iNOS基因表达程度的参比标准,半定量校正计算各组含量。
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    五、统计学处理

    1.所得结果用±s表示,选用Student's t做显著性检验,显著标准P<0.05。

    2.牙髓炎症各组数据做直线相关分析。

    结果

    一、炎症时牙髓组织ET-1/iNOS mRNA表达变化

    牙髓炎时,牙髓组织ET-1/iNOS mRNA表达于炎症后24、72、120 h较对照组升高,其中炎症72 h最为明显(P<0.05)。并且两者的mRNA表达量与牙髓炎病程有关。在牙髓炎初期(炎症24 h),ET-1/iNOS的mRNA表达迅速增加。当炎症发展至72 h,ET-1/iNOS的mRNA表达量达峰值。随后,炎症120 h时,ET-1/iNOS表达量呈回落状态。
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    二、牙髓炎时牙髓组织ET-1与iNOS mRNA表达之间的关系

    牙髓炎时牙髓组织ET-1 mRNA表达与iNOS mRNA表达水平呈正相关。相关系数为0.715,P<0.01(图1)。

    图1 大鼠牙髓炎时ET-1 mRNA与iNOS mRNA关系的比较

    讨论

    牙髓微循环是牙髓炎的首发部位,其稳定性的调控直接影响炎症的发生与发展。现已证明:ET/iNOS这对作用相异的血管活性因子可通过收缩/舒张功能,对牙髓微循环进行调节。本研究证实,大鼠正常牙髓组织在基础状态下,即有ET-1持续表达,以维持、调节牙髓微循环的稳定状态,并参与血管张力调节,这对保证牙髓内部调控系统的功能具有重要意义。
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    许多学者认为:iNOS多在疾病状态时才有表达,经左型精氨酸-NOS-NO(L-arg-NOS-NO)途径生成NO,并通过与各种细胞因子间错综复杂的相互作用,调节免疫功能,如增强机体非特异免疫功能等。本研究发现,正常牙髓即有iNOS表达,表明生理状态时iNOS可直接参与拮抗ET-1的缩血管作用,稳定微循环;同时还显示适度的iNOS表达,可能通过产生适量NO而发挥稳定免疫系统、神经递质以及细胞信使等作用。

    本研究观察了ET-1/iNOS在牙髓炎期间mRNA的表达水平。结果证明,ET-1/iNOS mRNA表达于牙髓炎时均有不同程度增加,其最高表达期为炎症72h,两者呈正相关。我们的结果与其他学者报道一致[4,5]。两者升高的意义可能与牙髓微循环的健全与否有着直接关系,这是控制牙髓炎发展之关键。炎症初期,ET-1/iNOS通过收缩/舒张作用调节牙髓微循环,当两者调控失衡,则致使其发生病理改变。牙髓炎时ET-1通过强大缩血管作用减少炎性渗出,限制炎症区域扩散;同时,ET-1刺激原生型NOS(constitutive NOS,cNOS)表达,通过增加NO的形成缓解自身的收缩效应[6,7],NO可舒张血管改善微循环,并阻断ET-1信号通路,抑制其释放,抗衡ET-1的生物效应。当出现NO过量,体内又可通过反馈机制,促使ET-1升高,从而使微循环达到平衡。当进入体内病源刺激物超过ET-1/iNOS两者的调控机能,微循环失衡,则致使炎症发生与发展。
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    ET-1/iNOS在牙髓炎的表达调控机制为基因转录水平。有学者经核连缀分析(nuclear run-on analysis)证实,iNOS诱导调节主要发生于转录水平[8]。而调节ET-1的因素也多通过影响其转录和翻译过程而进行调控[9]。本研究结果也证明,牙髓炎时ET-1/iNOS的表达调控机制为基因转录水平。其mRNA增高与LPS及某些炎症介质有关。

    牙髓炎时,ET-1/iNOSmRNA表达均在24h上升,炎症72h达峰值,于炎症第5天逐渐回落。提示这对作用相撷抗的血管活性因子在牙髓炎症过程中平行地发挥作用,共同参与炎症早期的调控。

    参考文献

    1 Brown LA, Nunez DJ,Brookes CIO, et al. Selective increase in endothelin-1 and endothelin A receptor subtype in the hypertrophied myocardium of the aorto-venacaval fistula rat. Cardiovasc Res,1995,29: 768-774.
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    2 赵涵芳,程枫,张有章. 用RT-PCR方法检测烧伤愈合时生长因子的表达.上海第二医科大学学报,1995,15(增刊):37-42.

    3 Nunokawa Y, Ishida N, Tanaka S. Cloning of inducible nitric oxide synthase in rat vascular smooth muscle cells. Biochem Biophys Res Commun,1993,191:89-94.

    4 Nakamura T, Ebihara I, Shirato I, et al. Endothelin-1 mRNA expression by peri-pheral blood monocytes in Ig A nephropathy. Lancet,1993,342:1147-1148.

    5 Weinberg JB, Grange DL, Pisetsky DS, et al. The role of nitric oxide in the pathogenesis of spontaneous murine autoimmune disease: increased nitric oxide production and nitric oxide synthase expression in MRL-lpr/ lpr mice,and reduction of spontaneous glomerulonephritis and arthritis by orally administered NG-monomethyl-L-arginine. J Exp Med,1994,179:651-660.
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    6 Warner TD, Schmidt HH, Murad F. Interactions of endothelins and EDRF in bovine native endothelial cells: selective effects of endothelin-3. Am J Physiol ,1992, 262(5 Pt 2): H1600-H1605.

    7 de Nucci G, Thomas R, D'Orleans-Juste P, et al. Pressor effects of circulating endothelin are limited by its removal in the pulmonary circulation and by the release of prostacyclin and endothelium-derived relaxing factor. Proc Natl Acad Sci U S A, 1988, 85:9797-9800.

    8 钟慈声,孙安阳.一氧化氮的生物医学. 第1版.上海:上海医科大学出版社, 1997. 35-36.

    9 汤健,唐朝枢.心肺内分泌学. 第1版.北京: 北京科技出版社, 1990.8-14.

    (收稿:1998-07-07 修回:1999-01-27), 百拇医药