文摘
越来越多的证据表明,外膜成纤维细胞的形成中起着重要作用导致动脉壁的炎症和动脉粥样硬化的发病机制。gp130细胞因子的影响这些细胞(包括制瘤素M - (OSM)和il - 6),其中一些已经与动脉粥样硬化,目前未知。实验确定gp130细胞因子调节人类主动脉外膜成纤维细胞(HAoAFs)或平滑肌细胞(HAoSMCs)单独或在地的配体(也与动脉粥样硬化)。HAoAFs和HAoSMCs与LPS刺激和/或OSM之一,il - 6, IL-11, IL-31或生活。elisa进行细胞浮层显示刺激单独使用OSM MCP-1增加引起,il - 6和VEGF水平。结合时,有限合伙人和OSM主体性增加MCP-1, il - 6, VEGF蛋白和mRNA表达中存在评估,HAoAFs和HAoSMCs, LPS-induced引发水平降低。这种效应并不与其他gp130观察细胞因子。信号通路包括统计、MAPKinases和NFκB被激活,LPS诱导的稳态mRNA水平OSM受体OSMR链β和gp130。结果表明,OSM能够协同地配体诱导促炎反应HAoAFs和HAoSMCs支持这些细胞的概念,OSM监管导致动脉粥样硬化的发病机制。
1。介绍
动脉粥样硬化是心血管疾病(CVD)的主要原因,这是一个主要因素在决定两个发达国家的发病率和死亡率。发生动脉粥样硬化的特点是作为炎症过程复杂的细胞和环境相互作用的结果1]。动脉粥样硬化病变发展涉及细胞因子和生长因子的表达由浸润炎症细胞如巨噬细胞和血管壁的结构局部细胞。一个强大的重点一直放在角色的内皮细胞(ECs)和平滑肌细胞(smc)的内膜和媒体,分别为(1];然而,有越来越多的证据表明动脉外膜细胞也可能在动脉粥样硬化斑块的产生中发挥作用。外膜成纤维细胞已被证明参与neointima形成血管的侮辱后(2,3和活性氧的生成4),有能力吸引白细胞和释放细胞因子,趋化因子,生长因子(5,6]。炎性分子如MCP-1 [7),il - 6 (8),VEGF (9),和引发10]一直参与动脉粥样硬化;然而,他们的监管和由外膜成纤维细胞表达仍然是完全定义。
网络中已知分子调节炎症一般gp130家庭内的几种细胞因子,包括白介素(IL) 6、IL-11, IL-31,制瘤素M (OSM)、白血病抑制因子(生活),睫状神经营养因子(据),IL-27等(11]。有一些证据表明,细胞因子gp130成员OSM, il - 6,可能在动脉粥样硬化中发挥作用。OSM和il - 6的载脂蛋白e缺陷小鼠和人类动脉粥样硬化斑块中检测到的(12- - - - - -14]。此外,人类内皮细胞的刺激在体外OSM或il - 6导致增加白细胞粘附分子和趋化因子的表达(15,16),有可能促进白细胞浸润。此外,OSM可以放大了其他炎症介质的影响在其他系统;OSM已表现出协同各种肿瘤坏死因子等细胞因子α,il - 1α,IL-17诱导软骨破裂(17- - - - - -19]。在人类气管平滑肌细胞,与il - 1 OSM的协同行动β导致增加的趋化因子、生长因子和细胞因子的表达(20.]。OSM主动脉平滑肌细胞的影响是最近才出现,和对主动脉外膜成纤维细胞的影响是未知的。
toll样受体(TLR)建立了重要的先天免疫系统,传感分子和细胞表达通常可以应对炎症信号通路。地配体、受体复合物和细胞信号通路已经被研究的很透彻了。发现有趣的是,地在很多细胞在动脉粥样硬化病变,及其受体激动剂中也发现了粥样斑(由窝了德克et al。21])。此外,双淘汰赛ApoE−−/地/−−老鼠表现出显著减少动脉粥样硬化与ApoE−−/老鼠(22),和政府的有限合伙人(典型地配体)小鼠动脉外膜表面增加动脉粥样硬化与控制相比,暗示的动脉外膜病变进展(23]。然而,精确的机制不清楚,如何TLR系统和gp130细胞因子相互作用尚不清楚。因此阐明OSM的影响感兴趣的主动脉间充质细胞,包括外膜成纤维细胞和平滑肌细胞,在上下文中gp130细胞因子或其他刺激,为了描述潜在的监管角色在斑块发展结构细胞的激活。我们在这里使用在体外人类主动脉细胞细胞培养系统和显示感应的协同反应,细胞信号,OSM和地配体和受体调节的主动脉外膜成纤维细胞和平滑肌细胞。
2。材料和方法
2.1。细胞培养
人类主动脉外膜成纤维细胞(HAoAFs)和人类主动脉平滑肌细胞(HAoSMCs)主要细胞从Lonza购买集团有限公司(瑞士巴塞尔),基质细胞培养基上培养或平滑肌生长medium-2 (Lonza Group Ltd .),分别根据制造商的指示在5%的边后卫,在37°C公司5%2条件。细胞被刺激在体外到达confluency大约百分之八十。文化在媒体含2%血清剥夺的边后卫刺激前三个小时,然后刺激与媒体含有2%的边后卫对于重组OSM的指定时间点,生活,il - 6, IL-31或IL-11(研发系统、明尼阿波利斯、MN)和/或与脂多糖(西格玛奥德里奇Corp .,圣路易斯,密苏里州)。实验进行细胞间通道3和8。有限合伙人的大肠杆菌026:B6(高纯度、自由的其他TLR配体)从Sigma-Aldrich购买加拿大(奥克维尔,)。
2.2。酶联免疫吸附试验和免疫印迹
elisa进行il - 6, VEGF,引发使用DuoSet包购买研发系统。MCP-1 elisa买来Biolegend (CA)圣地亚哥。elisa进行根据制造商的指示。分析细胞信号通路,HAoAF和HAoSMC文化刺激了20分钟,和细胞溶解产物生成,免疫印迹进行发布之前(24]。主要抗体pSTAT-1(酪氨酸701),总STAT-1 pSTAT-3(705年酪氨酸和Ser 727),总STAT-3 pSTAT-5(酪氨酸694),p-p38(刺180 /酪氨酸182),总p38 p-SAPK /物(刺183 /酪氨酸185),p-NFκ536年B p65 (Ser),总NFκB p65 pAkt(刺308),和总Akt购买从细胞信号技术(丹弗斯,MA)。抗体p-ERK 1/2 (E4),总ERK 1/2 (K23),总物(d2),总STAT-5 (c - 17),和总肌动蛋白(I-19)从圣克鲁斯生物技术有限公司购买鼠标抗体IgG-HRP山羊anti-rabbit IgG-HRP,或山羊anti-mouse IgG-HRP被用作二次抗体和从圣克鲁斯生物技术有限公司购买相对蛋白质含量测定微使用ImageJ软件(NIH,马里兰州贝塞斯达)。所有免疫印迹微密度分析规范化加载控制和比较相对未经处理/控制样本。
2.3。核糖核酸纯化和分析实时定量PCR (TaqMan)
纯链接RNA迷你包(生活技术,卡尔斯巴德,CA)是根据制造商的说明用于分离和净化RNA。RNA,反转录使用上标二世(生命技术),合成cDNA 25 ng是用来测量的il - 6的表达,引发,VEGF, MCP-1,地,CD14, OSMR -β、gp130和β肌动蛋白使用TaqMan predeveloped化验试剂购自Ambion(技术)。信使rna表达水平对每个样本进行了一式三份和规范化β肌动蛋白水平样本并表示相对于控制(媒体)值。TaqMan执行使用7900 ht快速实时PCR系统(技术)。
2.4。统计分析
所有统计测试进行使用GraphPad棱镜5软件(GraphPad软件公司,圣地亚哥,CA)。一个被认为具有统计显著性值小于0.05。ELISA数据、双向方差分析(方差分析)是用来确定意义仅有限合伙人和有限合伙人之间结合gp130细胞因子之一。信使rna的数据,用单向方差分析来确定意义。在所有分析,Bonferroni检测后应用。
3所示。结果
3.1。协同诱导MCP-1、il - 6和有限合伙人和OSM HAoAFs VEGF的反应
人类主动脉外膜成纤维细胞被刺激地配体的有限合伙人,gp130细胞因子单独或组合(图表示1)来确定反应在体外。MCP-1 ELISA的上层清液,测量水平和显著增加(超过5000 pg / mL)被发现在与LPS刺激或独自OSM (),但不是生活,IL-31或控制相比,il - 6水平(数字1(一)和1 (b))。在刺激有限合伙人的组合和OSM,有协同诱导MCP-1(超过15 000 pg / mL)的浓度10和100 ng / mL有限合伙人(图1(一)与其他gp130),观察细胞因子(数据进行测试1 (b)和2)。相反,生活,IL-31 IL-11, il - 6显示趋势抑制LPS-induced MCP-1(图1),但这一直观察生活和IL-11(而不是IL-31或il - 6)和只在10 ng / mL(但不是其他浓度)有限合伙人(图2)。总的来说,观察强调OSM的刺激效应,而不是其他gp130 MCP-1表达细胞因子。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
il - 6的上层清液也化验和VEGF水平。HAoAFs回应OSM或有限合伙人仅增加检测il - 6水平(数字1 (c)和1 (d))在18个小时后上层清液(与控制)。此外,OSM主体性与有限合伙人的il - 6感应,当两人结合使用来刺激HAoAF细胞,这是明显的在LPS浓度低至0.1和1 ng / mL。为了应对其他gp130细胞因子il - 6水平降低(数据进行测试1 (d)和2)。在一个类似的趋势,刺激HAoAFs OSM或有限合伙人仅能够诱导显著增加()上层清液中VEGF的水平相比,控制数据1 (e)和1 (f)),有限合伙人和OSM结合时,VEGF水平HAoAF上层清液是增强相比,要么单独治疗。有限合伙人的组合与生活、IL-31 IL-11或il - 6没有类似的效果(数字1 (f)和3)。
引发水平也是衡量ELISA HAoAF上层清液和反应1中明显升高,10或100 ng / mL有限合伙人与控制()(图1 (g))。刺激与OSM本身并没有导致增加发现引发高于控制水平(图1 (h))。此外,当结合有限合伙人,OSM能够检测到的水平显著降低引发HAoAFs浮层相比,有限合伙人(仅)(图1 (g))。其他gp130细胞因子的影响未达到统计上的显著水平(数据进行测试1 (h)和3)。
3.2。细胞信号通路激活有限合伙人,OSM, OSM /有限合伙人的组合
西方的屁股生成为了确定是否存在细胞内的信号级联放大与有限合伙人和OSM刺激相比,要么刺激(图4(一)显示的图像,图4 (b)显示了微密度分析)。在20分钟的刺激,p-tyr-STAT-1 p-tyr-STAT-3 p-ser-STAT-3, p-tyr-STAT-5, pJNK,活跃,p-p38, p-Akt显示增加信号控制在刺激与OSM相比。LPS刺激诱导可检测p-ser-STAT3和福利的增加。两个刺激后,20分钟的信号包括类似的改变所有这些途径,并进一步提升p-p38很明显在这独自应对OSM或有限合伙人。
(一)
(b)
3.3。协同MCP-1、il - 6和VEGF诱导的HAoSMCs有限合伙人和OSM的反应
我们接下来研究了主动脉平滑肌细胞评估他们是否以类似的方式应对主动脉成纤维细胞体外。人类主动脉平滑肌细胞培养(HAoSMCs)与有限合伙人和/或gp130从而刺激细胞因子以类似的方式与HAoAF实验。有限合伙人的综合治疗和OSM导致上层清液中高浓度的MCP-1协同检测相比,要么独自处理(图5(一个))。这种效应与OSM细胞所特有的刺激,而当LPS结合其他gp130细胞因子(图5 (b))。在研究il - 6水平,OSM仅能产生最大的il - 6水平相比其他gp130细胞因子检测()(图5 (d))。OSM主体性与LPS剂量的1,10和100 ng / mL有限合伙人在il - 6感应,当两个刺激(图结合使用5 (c)),导致检测大约三倍海拔在水平诱导通过代理(图5 (d))。有限合伙人单独有一个小但VEGF水平显著影响HAoSMC浮层相比,控制水平(),OSM仅以剂量依赖的方式诱导VEGF水平上升(图5 (e))。此外,有一个协同增加VEGF水平检测在刺激与有限合伙人和(0.5或5 ng / mL) OSM。有限合伙人单独诱发显著水平的引发HAoSMC上层清液(0.1 ng / mL有限合伙人1、10、100 ng / mL有限合伙人与控制)(图5(g)),而独自OSM没有影响引发的可检测水平(图5(h))。OSM能够抑制LPS诱导的引发水平这两个刺激后()(数据5 (g)和5 (h))。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
3.4。增强MCP-1、il - 6和VEGF mRNA水平与LPS刺激和OSM
稳态HAoAFs mRNA水平和HAoSMCs也刺激后分析在体外6小时。有限合伙人的联合治疗,OSM导致增强稳态MCP-1 mRNA水平相比,要么单独治疗HAoAFs和HAoSMCs(数字6(一)和6(e))。MCP-1 mRNA水平一样,il - 6 mRNA的海拔也与数据通过ELISA。HAoAFs HAoSMCs,有限合伙人或独自OSM能够诱导增加稳态白介素mRNA水平控制相比,这些含量进一步增加在刺激有限合伙人和OSM数据的结合6(b)和6(f))。仅在这两种细胞类型,OSM能够引发更大的褶皱仅比LPS诱导VEGF mRNA,合并后的有限合伙人和OSM治疗导致进一步抬高VEGF mRNA的稳态水平(数字6(c)和6(g))。随着观察引发蛋白水平,有限合伙人可以诱导增加稳态引发mRNA相比,检测HAoAFs和HAoSMCs控制水平。LPS结合OSM的时候,有一个减少引发的mRNA水平检测(数字6(d)和6(h))。
3.5。STAT-3和MCP-1信使rna对gp130细胞因子的反应
比较OSM的细胞信号传导与其他gp130细胞HAoAF HAoSMC,我们评估STAT-3激活西方墨迹图如图7(一)。只有OSM刺激导致p-STAT3水平升高时,细胞因子浓度用于5 ng / mL。当HAoAFs评估mRNA水平MCP-1(图6小时时间点7 (b)),OSM高架MCP-1 mRNA,进一步结合有限合伙人,正如前面观察图6;然而,生活,IL-11、IL-31或il - 6没有。
(一)
(b)
3.6。监管OSM受体亚基、TLR4和CD14 mRNA水平
探索额外机制协同反应可能发生在这些细胞类型HAoAFs和HAoSMCs刺激有限合伙人和OSM, LPS受体的表达,OSM评估经过5个小时的刺激。组件的LPS受体,地和CD14稳态mRNA水平测定。LPS刺激引起了约2倍HAoAFs和HAoSMCs感应地表达,而OSM相比控制(数据没有影响8(一)和8(e))。CD14 mRNA水平测量时,5 ng / mL OSM能够诱导2倍增加稳态水平相比,控制HAoAF细胞(图8(b))和HAoSMCs增加1.6倍(图8(f))。确定如果有限合伙人调制OSM受体亚单位的表达,OSMR mRNA水平β链和gp130链进行了评估。LPS诱导约2倍增加稳态OSMR的mRNA水平β在HAoAF gp130受体亚基(数字8(c)和8(d)) HAoSMCs不太适应有限合伙人在这方面(数据8(g)和8(h))。OSM能够诱导增加OSMR(大于2倍)β链mrna在两种细胞类型。
4所示。讨论
本研究主要观察支持小说的角色制瘤素M在调节血管壁炎症反应的细胞,因此动脉粥样硬化斑块。OSM,但不是其他gp130细胞因子,与LPS诱导反应本身和主体性的监管MCP-1, il - 6, VEGF表达HAoAF(数字1- - - - - -3)。我们也观察到类似的监管MCP-1、il - 6和VEGF在主动脉平滑肌细胞(图5),这表明同时出现的有限合伙人和OSM吸引这些细胞可能导致趋化因子和生长因子海拔在动脉粥样硬化斑块。尽管SMC激活参与动脉粥样硬化(1),在我们在体外研究的水平MCP-1、il - 6、VEGF,引发蛋白质HAoAFs的上层清液中发现细胞/细胞基础上相似或高于那些在HAoSMC发现上层清液。此外,LPS诱导受体的表达OSMR链β和gp130, OSM诱导LPS受体组件TLR4和CD14在外膜成纤维细胞(图8)。TLR-ligands的相互作用,OSM, OSM受体(OSMR)代表活动不是先前描述。
成纤维细胞激活发生在许多慢性炎症性疾病,有越来越多的证据暗示外膜成纤维细胞在血管炎症。许等人表明,外膜成纤维细胞是细胞增殖和第一批表达MCP-1主动脉粥样硬化的载脂蛋白e基因敲除小鼠(25]。此外越南计量等。6]表明,il - 6和MCP-1在场在靠近主动脉动脉外膜成纤维细胞在小鼠皮下注入血管紧张素ⅱ,导致巨噬细胞招聘、外膜的增长,主动脉剥离。Vink等人表明HAoAFs表达地和响应有限合伙人在mRNA水平(23]。这里给出的数据证实了这些结果对MCP-1的表达,il - 6和引发,但进一步演示了在蛋白质表达水平与OSM文件协同刺激。演示MCP-1和巨噬细胞在动脉粥样硬化斑块(26)和MCP-1引起单核细胞/巨噬细胞chemoattraction和外渗27)涉及MCP-1在动脉粥样硬化过程。老鼠缺乏LDL受体和MCP-1基因被发现是防止动脉粥样硬化与LDL受体基因敲除小鼠(7]。鉴于MCP-1的功能,增加了外膜成纤维细胞表达/ SMC结果地配体和OSM的动脉壁可能影响动脉粥样硬化斑块的发展。
il - 6在动脉粥样硬化的作用不如MCP-1;定义良好的然而,有证据表明,il - 6也可以导致血管炎症小鼠模型(8]。il - 6被证明能增加白细胞粘附分子和趋化因子的表达内皮细胞(16),这可能促进白细胞进入血管壁,因此,协同诱导il - 6的有限合伙人和OSM也可能导致动脉病变的发展。我们的观察,il - 6不规范HAoAF或HAoSMC在我们的系统在体外可以解释为缺乏细胞IL-6R表达这些特定的细胞类型。如图所示在其他系统中,可溶形式(sIL-6R),只要足够的浓度,还可以使反应的平滑肌细胞il - 6 (28]在体外。由HAoAF sIL-6R能否使反应,或者存在于动脉粥样硬化病变在足够的数量,需要进一步研究。
VEGF,另一个因素与动脉粥样硬化的发展,在动脉粥样硬化被发现,但不健康的动脉,巨噬细胞和本地化,ECs, smc,微血管内先进的病变(29日]。此外,动脉粥样硬化小鼠服用低剂量的VEGF面对较大的病变包含增加巨噬细胞浸润比较控制老鼠(9]。我们的发现,有限合伙人和OSM主体性增强VEGF水平的上层清液HAoAFs HAoSMCs建议另一种机制,通过这种机制OSM或有限合伙人可以影响血管壁的炎症和重塑调制当地的VEGF水平。
引发一个强有力的中性粒细胞化学引诱物,支持中性粒细胞参与动脉粥样硬化(30.]。我们发现LPS-induced引发被OSM抑制(数字1,5,6)的影响与OSM MCP-1感应,il - 6,和VEGF,表明选择性调控OSM的基因。在其他系统中,OSM已表现出抑制引发表达il - 1,人体滑膜和肺成纤维细胞,以及腹膜间皮的细胞,刺激与il - 1显示减少引发表达式与OSM聚集有关,但增强il - 6和MCP-1表达式(31日,32]。的机制还不清楚,但可能包括转录因子调节不同的引发剂MCP-1或其它趋化因子的启动子。OSM并诱导STAT-6激活肺成纤维细胞(24],STAT6已表现出负调节的引发剂TNF-induced角化细胞(33]。然而,OSM是否诱发STAT-6 HAoAF或HAoSMC(我们的知识)没有被测试。尽管有这样的抑制性影响引发,OSM可以诱发其他中性粒细胞科学家趋化因子的表达包括ena - 78, Groα,β和诱导中性粒细胞趋化性EC单层膜(15]。因此,OSM可能参与中性粒细胞通过监管等其他中性粒细胞化学引诱物的积累。
激活STAT3的分析显示,只有OSM,而不是生活,IL-31, IL-11, il - 6的刺激,导致高架pSTAT3信号,有或没有添加有限合伙人,外膜成纤维细胞或主动脉平滑肌细胞培养(图7(一))。此外,只有OSM增强HAoAF mRNA水平MCP-1(图7 (b))。因此,STAT3与选择性的激活效应OSM而不是其他gp130细胞因子在这些细胞。虽然OSM LIFR (gp130: LIFR -接触β复杂的)和特定的OSMR (gp130: OSMR -β复杂)在人类细胞中,缺乏对比函数中生活在这个系统表明OSM代理通过OSMR HAoAFs和HAoSMCs。OSM和有限合伙人参与多种细胞信号通路在HAoAFs(图4),coactivation各种组合的途径可以加强RNA转录或稳定机制在调节目标基因MCP-1, il - 6,或VEGF。在一个短期的刺激(20分钟),我们观察到增强的磷酸化p38相比,有限合伙人或OSM单独治疗,和p38的激活已被证明是必要的最大MCP-1 [34),VEGF (35),il - 6 (36在其他系统中)表达式。此外,人体自燃,启动MAPK信号,已被证明是通过OSMR信号激活β链,而不是通过其他的受体激活信号gp130细胞因子检测(37]。然而,决定性的证据作为一个关键机制需要进一步的研究,例如,与药理或siRNA抑制剂,为我们的观察副STAT3和p38激活增强协同效应但不要定义分子机制。
在稍后的时间点(6小时),OSM诱导增加CD14 mRNA(图7)。增强CD14以来显示增强LPS信号(38),这可能表明,OSM可以使敏感细胞随后TLR-ligand刺激。事实上在气道平滑肌细胞,OSM已表现出协同组件通过诱导il - 1和il - 4受体(20.,39]。同时,TLR-ligand OSMR诱导β(图和gp130连锁店在mRNA水平7),如果mRNA海拔转化为细胞表面表达,这可能意味着进一步敏感HAoAF OSM配体细胞外。然而,受体改变关联使用分子抑制剂与协同作用需要进一步研究以确定他们引起改变的反应。
另外,自分泌刺激的角色由有限合伙人可能导致OSM的协同机制。有限合伙人可能会刺激细胞因子如il - 1的表达在这些细胞。协同应对OSM结合il - 1是显而易见的在体外在多种细胞包括肺成纤维细胞(31日),气道平滑肌细胞(20.),软骨细胞(18]。Faffe et al。20.)表明,OSM移植气管平滑肌细胞的il - 1受体。进一步分析需要确定血管SMC或外膜成纤维细胞对有限合伙人与il - 1或其受体表达,来测试这种可能性。
几个地配体被发现在动脉粥样硬化病变包括危险相关的分子模式如fibronectin-EDA mm-LDL,以及病原体相关分子模式从革兰氏阴性细菌,如有限合伙人衣原体肺炎HSP-60,它被假定地激活可能是动脉粥样硬化病变发展的一个组成部分(21]。此外,激活地已被证明在单核细胞诱导OSM表达式,T细胞,树突状细胞,40自OSM)和检测在动脉粥样硬化斑块12),这样的TLR激活可能导致OSM表达式在病变。OSM immunolocalization检测的ApoE−−/小鼠动脉粥样硬化病变强烈的内膜(20周)早些时候,但后来(30日,54周)OSM发现更广泛的病变和血管壁12]。因此,OSM SMC的监管和外膜成纤维细胞可能是最著名的在动脉粥样硬化斑块的发展,作为其水平增加随着时间的推移,整个容器。我们的研究表明,它的存在会激活这些细胞在更高程度上其他gp130细胞因子从而贡献独特的致病机制。我们表明,外生或内生TLR-ligands,配合OSM函数,代表小说活动独立于其他gp130细胞因子,导致动脉粥样硬化斑块的严重程度发展。
确认
作者感谢丽贝卡·罗德里格斯和史蒂文Wong优秀的技术援助。这项工作是由操作授予102562年从加拿大卫生研究院的研究。