文摘

系统性血管损伤是糖尿病最常见的并发症。先进的糖化终端产品(年龄)可以通过影响加剧糖尿病引起的血管损伤内膜和媒体通过各种机制。在这项研究中,我们表明,年龄和他们的膜受体的愤怒可能诱导内皮祖细胞的分化为成骨细胞在某些情况下,从而促进加速动脉粥样硬化。分化为成骨细胞阳性染色证实了DiI-acetylated荧光标记低密度脂蛋白和FITC-conjugatedUlex europaeus凝集素。在分化,表达受体的年龄(愤怒)显著调节。这个upregulation减毒通过转染RAGE-targeting小干扰RNA (si)。siRNA-mediated击倒的愤怒表达显著抑制upregulation AGE-induced calcification-related蛋白质,如runt-related转录因子2 (RUNX2)和osteoprotegerin(功能)。额外的实验表明,年龄显著诱导内皮祖细胞诱导ERK p38MAPK,物激活。的AGE-induced upregulation成骨细胞的蛋白质(RUNX2和功能)被抑制治疗p38MAPK抑制剂(SB203580)或物抑制剂(SP600125),而不是用一种ERK抑制剂(PD98059),这表明AGE-induced成骨细胞分化的内皮祖细胞可能通过p38MAPK和物介导的信号,但并不是通过ERK信号。这些数据表明,年龄可以绑定到愤怒EPC膜触发分化成成骨细胞。底层机制似乎涉及p38MAPK JNK1/2通路,但不是ERK1/2通路。

1。介绍

糖尿病是世界上最常见的慢性疾病之一。在2019年,8.8%的成年人口(4.63亿人)据报道,糖尿病1]。系统性血管损伤是糖尿病最常见的并发症,是糖尿病患者死亡的主要原因之一。在2019年大约有420万人死于糖尿病(1]。因此保护糖尿病患者的血管损伤引起重大关注从研究人员2]。血管并发症的发生率显著增加糖尿病患者相比之下,那些没有糖尿病(3,4]。高级糖化终端产品(年龄)是多余的糖和蛋白结合的产品与血管钙化密切相关。据报道,年龄显著促进动脉粥样硬化的发展通过信号介导的受体年龄(愤怒)5]。血管钙化是动脉粥样硬化的病理特征之一。动脉粥样硬化病变的特点是它们的起源在血管的内膜,伴随着脂类和碳水化合物的积累,出血,血栓形成,随后同时参与的媒体。当疾病进展到动脉管腔阻塞,甚至会直接导致缺血或坏死的组织或器官动脉[提供的6]。当前视图表明血管钙化不是简单的被动的退化过程,但是,相反,一个活跃的过程由多种细胞。它类似于骨骼发育,涉及到活跃的骨形成,包括成骨细胞的发展和活跃的表达在骨表面标记(7]。此外,年龄已被证明诱导人牙周韧带干细胞分化成成骨细胞(8),这表明他们可能有潜在的促进内皮祖细胞分化为成骨细胞过程中糖尿病引起的血管损伤。

Asahara et al。9人类外周血CD34)首先发现+造血干细胞可以分化成成熟的内皮细胞。CD34的分化+造血干细胞向成熟内皮细胞促进缺血组织血管新生;这种造血干细胞此后被称为内皮祖细胞(epc) [9]。从那时起,研究人员进行了“double-swallow”测试和FITC-UEA-1 DiI-ac-LDL成功鉴定内皮祖细胞(10]。血管损伤触发信号,新兵内皮祖细胞的血管损伤,他们分化为成熟内皮细胞参与血管修复(11]。内皮钙化与血管修复障碍引起的脂质代谢异常、炎症、EPC和/或功能障碍。一项研究表明,内皮祖细胞可以促进受损血管的修复,从而减缓动脉粥样硬化的进展(12]。然而,临床上治疗内皮祖细胞的影响远不及原来的支持者令人印象深刻的预期,特别是糖尿病患者。内皮祖细胞可以同时表达与干细胞相关的表面标记以及那些与内皮细胞(13,14]。因此推测,内皮祖细胞仍有多向分化潜能。在某些情况下,内皮祖细胞多向分化潜能可以分化为成骨细胞,从而减缓血管损伤的修复,促进动脉粥样硬化(15]。

MAPK通路是一个至关重要的信号通路参与各种生理细胞反应,包括细胞生长、发展、分裂、凋亡,功能同步(16]。值得注意的是,MAPK服务角色的分化成骨的间充质干细胞(17),以及分化3 t3-l1 preadipocytes [18]。年龄是否能促进内皮祖细胞的成骨分化和具体机制尚未报道。本研究的目的是探讨是否可能引发内皮祖细胞的分化成成骨细胞- MAPK通路的激活。在何种情况下年龄诱导内皮祖细胞的分化成成骨细胞通过MAPK通路的激活也被评估。内皮祖细胞被成功地分化成成骨细胞暴露年龄,和MAPK信号通路的作用在这个分化。

2。材料和方法

2.1。内皮祖细胞的分离

二十个男Sprague-Dawley老鼠(体重120 - 150克;年龄,6 - 8周,4每笼老鼠)西南医科大学动物实验中心提供的。老鼠被喂食与免费食物/水20 - 25°C和 %湿度与光明/黑暗骑自行车每12 h。综述了目前的研究和执行的实验伦理委员会批准西南医科大学(排名2015103051)。在实验的过程中,老鼠被喂食和处理严格按照中国实验动物管理条例》(2014年修订)(http://www.gov.cn/gongbao/content/2014/content_2692743.htm),以确保动物的福利。老鼠被颈椎脱位牺牲在研究结束的时期。大鼠的股骨和胫骨被移除和穿孔无菌针创建孔两端的股骨。骨髓与PBS冲毁,离心5分钟 在室温下,然后用5毫升PBS移液混合。获得的细胞悬液分层Histopaque 1077 (Sigma-Aldrich;默克公司)和额外的30分钟的离心机 在室温下。细胞层界面与PBS收集和清洗三次。被播种在t - 75收集的单核细胞组织培养瓶的密度 细胞/毫升EGM-2MV介质(Lonza Group Ltd .)补充10%的边后卫(Gibco;热费希尔科学、沃尔瑟姆,妈,美国),1%青霉素(10000 U /毫升)链霉素(10000μg / ml), EGM-2MV SingleQuots (Lonza Group Ltd .)(称为完整EGM-2MV介质)一起在37°C和5%湿润孵化器有限公司2。孵化后48 h,不依从细胞和碎片吸气,贴壁细胞培养用新鲜完整EGM-2MV媒介每天7天(媒体交换每48 h)。

2.2。鉴定内皮祖细胞

贴壁细胞在37°C和5%孵化有限公司21、10-dioctadecyl-3 3 30 30-tetramethyl-indocarbocyanine-labeled acLDL (DiI-acLDL)(分子探针;热费希尔科学)为4 h,固定在2%多聚甲醛在室温下20分钟,然后用FITC-labeled凝集素复染色Ulex europaeus凝集素(UEA-1) (Sigma-Aldrich;默克公司)。使用激光扫描共焦显微镜荧光图像被抓获。

2.3。EPC治疗

内皮祖细胞被分为4组:对照组与孵化完成EGM-2MV介质;(2)集团孵化完成EGM-2MV介质+ 40 mg / l年龄(Biovision、日本);(3)一组完全孵化EGM-2MV介质+ 10更易与lβ甘油磷酸酯;和(iv)一群孵化完成EGM-2MV介质+ 40 + 10 mg / l年龄更易与lβ甘油磷酸盐。

调查肆虐的角色,佩奇被分为四组:(i)控制(PBS治疗);(2)100 mg / l年龄;(3)pHBLV-U6-Scramble-ZsGreen-Puro转染[SnapGene;感染复数(MOI) 50 /每个年龄)+ 100 mg / l;和小干扰RNA (si) (iv)对愤怒(siRAGE;MOI50 /每个)+ 100 mg / l。

2.4。成骨细胞的识别

24-well组织培养的内皮祖细胞板与10更易诱导lβ甘油磷酸盐+ 40 mg / l年龄为7天。分化成骨细胞通过检查免疫荧光染色。短暂,PBS的细胞被固定用4%多聚甲醛在室温下20分钟。细胞内染色,细胞被permeabilized 0.1% Triton x - 100 (Beyotime生物科技、上海、中国)15分钟,洗了PBS(5分钟,三次)在室温下,与骨钙素(OCN)反应,CD34, CD133, VE-cadherin,或runt-related转录因子2 (RUNX2)抗体(Abcam剑桥,英国)一夜之间在4°C,并且,当需要时,与二次抗体反应在室温下2 h。核与DAPI染色。结果CKX53共焦显微镜下观察(奥林巴斯、东京、日本)。

2.5。西方墨点法

收集细胞细胞溶解蛋白质提取缓冲(1毫升蛋白质提取缓冲(Beyotime生物科技、上海、中国)5:l蛋白酶抑制剂、5μl PMSF和5μl磷酸酶)在4°C通过声波降解法40 Hz 10秒,5分钟的间隔在冰。是浮在表面的蛋白质样品离心后收集 在4°C 30分钟。每个20μg蛋白样本10% sds - page分离,然后转移到硝酸纤维素。膜被5%的脱脂牛奶和孵化12 h在4°C以下主要抗体(1:1000;所有从Abcam):购买山羊anti-rabbit osteoprotegerin(功能)的免疫球蛋白,RUNX2免疫球蛋白,BMP-2免疫球蛋白,愤怒,GAPDH。然后洗膜和Tris-buffered盐水含0.2% Tween-20 (TBS-T),孵化与辣根peroxidase-conjugated抗体IgG抗体(1:5000)二级抗体1 h,然后洗TBS-T缓冲区的三倍。可视化使用的信号增强化学发光检测试剂(Engreen,北京)。GAPDH是用作加载控制。目标蛋白表达规范化水平的各自GAPDH乐队使用数量一个软件(版本4.6.2)。

2.6。siRAGE和慢病毒转导

核(5 - - - - - -GGAAGGAGGTCAAGTCCAACT-3 )针对鼠愤怒(鼠愤怒基因ID: NM_053336.2)设计并合成了Hanbio生物技术(上海,中国)。空向量(pHBLV-U6-Scramble-ZsGreen-Puro, 你/毫升)(Hanbio生物技术,中国上海)和siRAGEs(分别为莫伊10、30、50)传导到epc使用ViraPower慢病毒表达系统(热费希尔科学)根据制造商的指示量化转染。最后,最优莫伊值50(数据未显示)。转染效率是评价72 h后用荧光显微镜(数据没有显示)。因此,72 h转染时间用于后续实验。最优莫伊值(MOI50)使用的核是由免疫印迹分析。

2.7。MAPK信号分析

Serum-starved第二代epc服用100 mg / l年龄和终止(0)5、15或30分钟37°C孵化器。蛋白质提取的样本作为免疫印迹分析描述。蛋白质水平的磷酸化ERK (CST、钙、美国),p38MAPK(美国圣克鲁斯,CA)和物(美国生物技术,CA)被免疫印迹分析。分析一个特定的途径,细胞使用20更易与l SB20358(美国德克萨斯州Selleck化学品)抑制p38MAPK,与50更易与l PD98059抑制ERK (Selleck化学物质),或50更易与l SP600125 (Selleck化学品)抑制物抑制剂治疗前1 h。等效的DMSO溶液用于控制治疗。

2.8。统计分析

数据分析使用SPSS 20.0版(IBM公司)。所有的数据呈现的 和分析用单向方差分析Bonferroni事后比较。 被认为是表明一个统计上的显著差异。

3所示。结果

3.1。从大鼠骨髓内皮祖细胞的分离

从大鼠骨髓中分离出单核细胞就完全孵化EGM-2媒介。在3理查德·道金斯一天,大量的细胞似乎表现出圆的形态(图1(一))。在7th天,殖民地的纺锤状细胞观察(图1 (b))。DiI-ac-LDL积极细胞染色(图1 (d))和FITC-UEA-I(图1 (e)),表明细胞分化成内皮祖细胞(图1 (f))。14日th天,殖民地的细胞与一个典型的cobblestone-like外观观察(图1 (c))。

3.2。β甘油磷酸盐+年龄诱导内皮祖细胞的分化成成骨细胞

内皮祖细胞在干预组(年龄+ B-gly)服用10更易/ lβ甘油磷酸盐+ 40 mg / l年龄为7天。表型的改变内皮祖细胞被免疫荧光染色检测。与控制细胞相比,AGE-induced细胞水平明显下降的干细胞标志物CD133(图2(一个))和内皮细胞标记VE-cadherin(图2 (b))。RUNX2 calcification-related标记(图的表达2 (c))和OCN(图2 (d))进行了分析。与未经处理的细胞相比,coexpression内皮标记CD34和成骨的标记OCN相同的内皮祖细胞培养与年龄+后显著增加β- g。(图3)。结果表明,年龄+β-gly-induced内皮祖细胞失去了一些方面的内皮细胞表型和收购了成骨细胞的表型(coexpression CD34和OCN)。

免疫印迹分析的结果表明,相比10更易/ lβ甘油磷酸盐组,年龄40 mg / l + 10更易与lβ的表达水平明显高于甘油磷酸盐组calcification-related蛋白质功能,RUNX2和BMP-2 ( ;4)。此外,蛋白质表达较高β甘油磷酸盐组比数控和年龄组(图4)。年龄段的功能表达水平提高的价格相比NC组(图4),即使没有发现统计学意义。这些数据表明β甘油磷酸盐成功诱导内皮祖细胞的分化成骨细胞和年龄可以促进这一进程。

3.3。年龄诱导Upregulation愤怒

我们探讨了不同浓度的年龄对愤怒的影响在接下来的调查。愤怒表达显著增加与10 - 80细胞刺激μg / ml年龄( )。相比之下,10 - 80μg / ml年龄治疗组,100年μg / ml年龄导致的进一步upregulation愤怒表达式( )(图5(一个))。

3.4。在epc siRNA-Mediated击倒的愤怒表情

愤怒的关键作用AGE-induced成骨细胞分化进一步调查使用siRNA针对rat-specific愤怒mRNA。免疫印迹显示愤怒表达水平显著撞倒在细胞转导siRAGE相比untransfected控制细胞和empty-vector-transfected (EV)细胞( ;5 (c))。

3.5。siRAGE阻止AGE-Induced分化成骨细胞的内皮祖细胞

与100年siRAGE转染内皮祖细胞治疗μg / ml年龄诱导成骨细胞分化。转染与siRAGE阻止AGE-induced从内皮祖细胞分化成骨细胞,calcification-related蛋白质的蛋白质表达水平(功能和RUNX2)相比,siRAGE-treated细胞明显减少与年龄和EV +年龄组(图5 (e))。这些结果表明年龄促进成骨分化的内皮祖细胞通过愤怒。

3.6。p38MAPK和物途径调解AGE-Induced成骨细胞分化的内皮祖细胞

ERK的磷酸化水平,p38MAPK物进一步分析了西方墨点法内皮祖细胞的刺激与年龄100毫克/毫升0,5、15或30分钟。显著激活这些蛋白5分钟后观察到的(所有的刺激 ;6)。随着时间的推移磷酸化蛋白质的表达逐渐减少。预处理和50个μmol / l PD98059, 50μ20 mol / l SB203580或μmol / l SP600125阻塞AGE-induced ERK的活化,p38和物( ;7)。抑制剂治疗的影响在AGE-induced成骨细胞分化研究。内皮祖细胞是用PD98059预处理、SB203580或SP600125 24小时;然后,媒介取代暴露细胞年龄为7天,和osteoblast-related蛋白质的表达被免疫印迹检测。结果表明calcification-related蛋白质的upregulation RUNX2功能和显著预防治疗SB203580 SP600125,但不是PD98059(图8)。这些数据表明,AGE-induced成骨细胞分化的内皮祖细胞是通过p38和物介导的信号,但并不是通过ERK信号。

4所示。讨论

内皮祖细胞的发现和描述以来,研究人员已经开发出一种浓厚的兴趣修复血管的能力。各种各样的研究表明内皮祖细胞可以克服内皮功能障碍和降低动脉粥样硬化风险19,20.]。然而,使用干细胞治疗血管疾病充满了争议。研究表明,在人类中,心血管疾病的风险因素,如糖尿病,高血压,和吸烟,影响内皮祖细胞的数量和功能,有可能限制的治疗潜力祖细胞(21]。内皮祖细胞的损害似乎大大促进糖尿病动脉粥样硬化和动脉粥样硬化疾病的进展22]。在我们的研究中,内皮祖细胞的分化成成骨细胞可能恶化的潜在风险之一,在糖尿病患者动脉粥样硬化。

众多研究表明,血管钙化钙沉积的不是一个简单的过程,而是一个高度管制的过程,类似于骨骼发育(23]。越来越多的证据表明,有一个骨代谢和血管系统之间的紧密联系。内皮祖细胞不仅能够分化成内皮细胞,修复受损血管但也多向分化潜力,偶尔参与骨代谢的细胞类型(24]。实验中执行目前的研究表明,干细胞标志物CD133和内皮细胞的水平标记VE-cadherin年龄和后下降β甘油磷酸盐感应,而calcification-related标记RUNX2和OCN增加的水平。这些发现表明,内皮祖细胞可能transdifferentiate为成骨细胞。研究Gossl et al。15,25)表明,OCN循环内皮祖细胞表达的隔绝严重冠状动脉粥样硬化患者的外周血和钙化的主动脉瓣狭窄。此外,内皮祖细胞的数量表达OCN脑动脉粥样硬化的严重程度呈正相关,(26]。事实上,CD133+/ CD34- - - - - -/插入域受体激酶+细胞在外周血常常作为一个不稳定的动脉粥样硬化的迹象(27]。在绝经后妇女,二磷酸盐治疗会使OCN和其他osteogenesis-related标记。2 +(28]。因此推测血管内皮损伤在糖尿病患者结果的招聘网站内皮祖细胞的损伤修复受损的血管。然而,如果内皮祖细胞分化成成骨细胞暴露于有害物质后,如年龄,那么产生的动脉粥样硬化可能加重血管损伤,导致严重的动脉粥样硬化。

大多数年龄绑定到愤怒,在细胞内发挥它们的影响。研究表明,年龄和愤怒之间的关系可以调节血管平滑肌增殖,促进炎症细胞的浸润,加剧氧化应激,诱导血管平滑肌的钙化,并加剧动脉粥样硬化(29日]。众多研究表明,激活愤怒的年龄能促进细胞凋亡,细胞迁移,附着力,在内皮祖细胞增殖,以及削弱内皮祖细胞的生物活性在血管的修复30.,31日]。时代发展的动脉粥样硬化的作用仍有待阐明。但是,先前的研究已经表明,减少年龄合成和约束力的愤怒可以减少糖尿病患者动脉粥样硬化的进展缓慢(32,33]。本研究的结果显示使用siRNAs愤怒的击倒,以及抑制p38MAPK物信号,显著降低AGE-induced EPC钙化(也就是说,成骨细胞分化)。这些结果表明,EPC钙化可能由p38和物,但不是ERK1/2。绑定到愤怒和减少下游信号的抑制可能防止内皮钙化,从而防止动脉粥样硬化。

然而,我们的研究主要集中在大鼠骨骨髓来源的内皮祖细胞,并还需要进一步的研究来确定是否有相同的变化或机制在不同的物种。贾等人的研究表明,chemerin(一个adipokine,炎症的发展中起着重要的作用)可以增强人类内皮祖细胞的粘附和迁移能力,降低细胞凋亡率。但在ApoE - / -小鼠,chemerin可以增加脂质积聚在动脉粥样硬化斑块和加剧斑块不稳定。这种效果是由特定的减毒阻塞P38 MAPK通路(34]。因此,是否人类内皮祖细胞可以分化为成骨细胞的刺激下年龄/愤怒和信号通路是后续研究的重点。

在最近的20年里,研究内皮祖细胞的能力来防止在糖尿病患者动脉粥样硬化主要集中在年龄对细胞功能的影响(35]。随着越来越多的研究表明,内皮祖细胞可以表达成骨的标记,年龄的负面影响内皮祖细胞的分化也应该考虑(24]。进一步的研究将是必要的,以确定如何防止内皮祖细胞的分化成osteoblast-like细胞,从而提高生物修复受伤血管的内皮祖细胞的能力。

5。结论

我们的数据表明,内皮祖细胞在一定条件下可以分化成成骨细胞。绑定的年龄膜受体的愤怒可以促进这一进程。底层机制似乎涉及p38MAPK JNK1/2通路,但不是ERK1/2通路。这提供了一个新的理论依据糖尿病血管并发症的预防和治疗。

数据可用性

和/或使用的数据集分析在当前的研究可从相应的作者以合理的要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

勇刘和Yanzheng他贡献了同样的工作。

确认

这个项目是由四川省科学技术厅2019 yj0691和西南医科大学2017 - zrqn - 122。