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目的:
血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)表型转化是高血压、动脉粥样硬化和血管成型术后再狭窄等心血管病血管平滑肌细胞增殖和迁移的关键性起始步骤,是该类疾病的共同发病基础。而增殖的平滑肌细胞由血管中层向内膜迁移是内膜增厚一个重要机制。VSMC迁移的结果可导致内膜中VSMC大量积聚和结缔组织形成,进而促进新生内膜形成及动脉粥样硬化。溶血磷脂酸(Lysophosphatidic acid,LPA)是一种具有多种生物学作用的磷脂信使,其通过G蛋白藕联受体(G-protein-coupledreceptors,GPCR)介导多种生物学功能。体外及活体实验均充分证明不饱和LPA可以诱导VSMC表型转化,刺激VSMC迁移和增殖。但LPA通过哪个G蛋白藕联受体介导VSMC表型转化和迁移尚不清楚。本研究旨在探讨溶磷脂酸受体在LPA诱导的平滑肌细胞表型转化和迁移中的作用及相关信号传导通路。
方法:
1.根据文献建立分化表型VSMC培养体系,以不同浓度水平不饱和LPA(0-101μM)干预大鼠平滑肌细胞(rat aortic smooth muscle cells,RASMCs),镜下观察细胞形态,兴奋剂(乙酰胆碱)刺激引发的细胞收缩反应并照相。反转录聚合酶链反应(reversetranscription-polymerase chain reaction,RT-PCR)法和免疫印迹法(Western blot)分别检测分化和去分化RASMCs细胞表型标志SMA-α和Osteopontin(OPN)基因及其蛋白的表达。
2.RT-PCR法检测LPA受体基因在分化及去分化表型RASMCs的表达。
3.在LPA(1μM)刺激下以LPA受体1,3拮抗剂DGPP8:0,高选择性LPA受体3激动剂OMPT以及百日咳毒素(pertussis toxin,PTX)干预分化表型RASMCs。RT-PCR法和Western blot法分别检测SMA-α和OPN基因及其蛋白的表达,镜下观察细胞形态,兴奋剂(乙酰胆碱)刺激引发的细胞收缩反应并照相。Western blot法检测p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase,p38 MAPK),磷酸化p38MAPK(P-p38 MAPK),细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK),磷酸化ERK(P-ERK)蛋白水平。
4.贴壁法培养RASMCs,取第3-5代平滑肌细胞,进行实验。应用Boyden小室法检测细胞迁移。RASMCs(1x105 cells)放置在Boyden小室上室,下室中含有(0-25μM)LPA,上下室中间放置8μm聚碳酸酯滤膜。细胞孵育6H后进行迁移。镜下随机选取4个视野(X400),计数迁移到滤膜下层的细胞。
5.在LPA(10μM)条件下,应用不同剂量浓度DGPP8:0(0-50μM)和OMPT(0-50μM)处理RASMC,应用Boyden小室法检测细胞迁移。
6.(0-25μM)LPA预处理RASMCs,Western blot法检测p38MAPK,P-P38,ERK,P-ERK蛋白水平。
7.在LPA(10μM)条件下以DGPP8:0(50μM),预处理RASMCs,Western blot法检测p38 MAPK,P-p38 MAPK,ERK,P-ERK蛋白水平。以p38MAPK抑制剂:SB203580(30μM),ERK抑制剂:PD98059(30μM),PTX(100 ng/ml)分别预处理RASMCs,Boyden小室法检测细胞迁移。Western blot法检测p38MAPK,P-p38MAPK,ERK,P-ERK蛋白水平。
结果:
1.LPA以剂量依赖的方式共同激活p38MAPK和ERK,促使其磷酸化,并诱导RASMCs表型转化。
2.DGPP8:0可阻止LPA诱导的RASMC表型转化,不同剂量OMPT单独作用RASMC,对其表型无任何影响。当DGPP8:0和OMPT共同作用RASMC时,OMPT在1μM可几乎完全拮抗DGPP8:0对RASMC表型转化的阻滞作用。
3.DGPP8:0可阻滞LPA诱导的p38MAPK和ERK磷酸化,OMPT可以诱导ERK磷酸化,但对于p38MAPK活性没有影响。OMPT和DGPP8:0共同作用时可以消除DGPP8:0对p38MAPK和ERK磷酸化的拮抗作用。
4.PTX对于LPA诱导的RASMCs表型转化没有影响。
5.LPA以剂量依赖的方式诱导RASMCs迁移。在10μM LPA时迁移细胞数量达到峰值,随后下降。
6.DGPP8:0在10μM可显著抑制RASMCs迁移,在50μM几乎可完全抑制迁移。小剂量DGPP8:0(0.1-1μM)以及各浓度OMPT(最高至50μM)对于LPA诱导的迁移几乎没有影响。
7.LPA以剂量依赖的方式刺激p38MAPK和ERK磷酸化,在10μM达到峰值,随后下降。DGPP8:0(50μM)可以完全阻滞p38MAPK和ERK磷酸化。
8.SB203580(30μM)可以部分但是显著的抑制迁移;PD98059(30μM)几乎可完全抑制LPA诱导的ERK磷酸化,但不能阻止LPA诱导的迁移。当SB203580和PD98059共同处理RASMCs时,SB203580对于RASMCs迁移的抑制作用并未得到加强。
9.PTX可阻止LPA诱导的p38MAPK和ERK磷酸化,几乎可完全抑制LPA诱导的迁移。
结论:
1.LPA通过与Gq蛋白藕联的LPA受体3介导了LPA诱导的RASMCs表型转化
2.LPA通过Gi蛋白藕联的LPA受体1,主要经由p38MAPK信号通路介导LPA诱导的RASMCs迁移。
3.阻滞上述通路有可能成为控制与动脉粥样硬化和再狭窄等血管疾病相关的VSMC表型转化、迁移潜在的治疗干预靶点。