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背景:结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)作为转化生长因子(Transforming growth factor beta,TGF-β)的下游效应因子,可以介导细胞迁移、侵袭、血管发生和细胞凋亡,促使胶原及纤维连接蛋白等细胞外基质的产生和沉积,可能是最终导致组织器官纤维化的关键因子;肺纤维化是严重威胁人类健康的致死性肺间质疾病,以肺间质中间质细胞的异常增殖、弥漫性或局限性成纤维细胞灶的存在为主要病理特征,目前对肺纤维化的传统治疗对改善病人生存率或阻止病程进展缺乏明确的依据。
目的:获得具有生物学活性的抗-CTGF单链抗体(single-chain variable fragment ofantibody,scFv)纯品;研究其在抑制肺纤维化形成和发展中的作用;探索其对肺成纤维细胞表型转化的影响以及可能的信号通路,初步阐明其作用机制。
方法:1.将pET32a-trxA-scFv-His质粒转化E.coli BL21(DE3)感受态细胞,IPTG诱导表达融合蛋白,用NTA Resin亲和层析初步纯化后用凝血酶酶切,Sephadex-G50凝胶过滤层析再次纯化,用SDS/PAGE方法鉴定纯度;以双夹心ELISA方法检测抗体的免疫活性;2.通过气管内注射博莱霉素建立小鼠肺纤维化模型,尾静脉注射抗-CTGF scFv进行干预。将实验动物分为四组:NS+NS组(气管内与尾静脉均注射生理盐水),NS+scFv组(气管内注射生理盐水,尾静脉注射抗-CTGF单链抗体),BLM+NS组(气管内注射博莱霉素,尾静脉注射生理盐水),BLM+scFv组(气管内注射博莱霉素,尾静脉注射抗-CTGF单链抗体),分别于7、14、28天时测定小鼠肺泡灌洗液细胞总数以及细胞分类计数、肺组织羟脯氨酸含量;肺组织石蜡切片HE染色与Masson染色观察肺泡炎和肺纤维化程度;免疫组织化学染色法观察肺中CTGF表达的部位及表达量;3.用CTGF刺激体外培养的人肺成纤维细胞,然后用抗-CTGF scFv干预,用Western blotting检测α-SMA及磷酸化ERK1/2表达量的变化。
结果:经过两步层析纯化后,抗-CTGF scFv纯度达到90%以上,体外免疫学试验显示目的蛋白具有良好的CTGF结合活性。经抗-CTGF scFv处理后第7天、第14天,BLM+NS组和BLM+scFv组小鼠BALF中细胞总数及巨噬细胞、淋巴细胞明显高于其它组(P<0.05),BLM+scFv组明显低于BLM+NS组(P<0.05),第28天时无差异显著性(P>0.05);肺病理切片HE和Masson染色显示BLM+scFv组肺泡炎和纤维化程度降低;免疫组织化学染色结果显示,BLM+scFv组与BLM+NS组相比,肺组织中CTGF的表达明显减少;Western blotting结果显示,人肺成纤维细胞用CTGF刺激后再以scFv干预后,α-SMA明显低于CTGF组(P<0.05),磷酸化ERK1/2水平明显低于CTGF组(P<0.05)。
结论:CTGF可促进肺成纤维细胞转化为肌成纤维细胞,导致细胞外基质合成增加;抗-CTGFscFv可有效抑制CTGF的生物学活性,延缓博莱霉素诱发的肺纤维化;中和CTGF活性的方法是抑制肺纤维化形成和发展的一条有效途径。