文摘
最低限度改性低密度脂蛋白(mmLDL)是心血管疾病的危险因素。本研究调查的影响mmLDL内皮素的表达类型()在冠状动脉受体。大鼠冠状动脉是organ-cultured 24 h。使用myographic收缩反应记录系统。受体信使rna和蛋白质表达测定采用实时聚合酶链反应和免疫印迹,分别。结果表明,organ-culturing存在mmLDL增强动脉收缩性的受体浓度和时间的方式。培养与mmLDL (10μg / mL) 24 h concentration-contractile曲线转向左边明显增加的从控制和显著增加受体信使rna和蛋白质的水平。抑制蛋白激酶C的细胞外signal-related激酶1和2 (ERK1/2),或NF -κB活动明显减弱mmLDL的影响。c-Jun n端激酶抑制剂或p38通路抑制剂,然而,没有这样的效果。结果表明,mmLDL上调主要受体在大鼠冠状动脉平滑肌细胞通过激活蛋白激酶C、ERK1/2和下游转录因子,NF -κB。
1。介绍
氧化低密度脂蛋白(oxLDL)并不局限于动脉粥样硬化斑块但可以流通作为最低限度改性低密度脂蛋白(mmLDL)时形成的脂质地区低密度脂蛋白被氧化了。mmLDL是心血管疾病的潜在生物标志物。它能增强细胞因子的生产和表达CD14和toll样受体,诱发炎性活动在单核细胞的细胞(1),损害血管内皮功能,促进oxLDL和泡沫细胞的形成,并提高血管细胞迁移和增殖2]。这些影响导致动脉粥样硬化病变的形成(3发生),通过受体介导的机制涉及刺激信号转导途径(4]。
内皮素肽产生血管内皮的(5]。Endothelin-1 (ET-1)刺激血管平滑肌细胞增殖6),移民(7),收缩(8],矩阵重构[9,10),合成细胞外基质成分(11),和其他proatherogenic生长因子的表达,如血小板源生长因子、转化生长因子(12]。有两种类型的血管内皮素受体的哺乳动物,内皮素A型(等一个)和内皮素B型(等B)受体,参与缺血性心血管疾病通过增强平滑肌细胞的收缩和扩散13]。ET-1及其受体的表达调节动脉粥样硬化的实验模型,在人类动脉粥样硬化病变(14,15]。
我们开发了一个器官培养模型,模拟的upregulation受体在心血管疾病16,17]。这个器官文化允许深入调查的细胞内机制改变表达式的ET受体在大鼠冠状动脉。使用这个模型,我们表明,mmLDL移植等B受体在大鼠冠状动脉和基底动脉通过激活信号转导途径(18,19]。
增殖蛋白激酶(MAPK)包括细胞外signal-regulated蛋白1和2 (ERK1/2) c-Jun n端激酶(物),和p38级联蛋白(20.)和发挥重要作用的细胞内信号发生在细胞外刺激反应(20.),导致磷酸化和激活细胞质或细胞核转录因子的21]。蛋白激酶C (PKC)参与信号转导事件响应特定的激素,神经,和生长因子的刺激22]。NF -κB是一个关键的转录因子的下游MAPK和PKC途径(18,19]。激活NF -κB是必不可少的控制多个基因的诱导表达参与炎症和细胞增殖。
众所周知,mmLDL和等一个受体upregulation参与炎症和动脉粥样硬化的发病机制;然而,他们的关系还不清楚。本研究旨在探讨假设mmLDL移植等一个受体在大鼠冠状动脉平滑肌细胞和可能的细胞内机制。
2。材料和方法
2.1。试剂
mmLDL和低密度脂蛋白从协和研究所(中国,北京)。从Auspep ET-1 sarafotoxin 6 c和购买,Parkville、澳大利亚和溶解在0.9%盐水和0.1%牛血清白蛋白。DMSO溶液用于溶解staurosporine SB386023, U0126, SP600125, SB203580, wedelolactone (MIσ,圣路易斯,美国)。bq - 788(σ,圣路易斯,密苏里州,美国)溶解在0.9%盐水。分析级化学品和重蒸馏的水被使用在整个实验。所有的药物都是进一步稀释缓冲溶液立即之前被用于实验。浓度被表示为最后的摩尔浓度组织浴。
2.2。动物
三百三十Sprague-Dawley老鼠(300 - 350克)经西安交通大学医学院动物中心,中国,根据提供的指导方针和处理动物保健和使用委员会在陕西省。实验动物伦理委员会批准的协议是在西安交通大学。
2.3。冠状动脉的机关文化
大鼠麻醉有有限公司2动脉和斩首准备样品。心中被移除,沉浸到寒冷的缓冲溶液。在解剖显微镜下,冠状动脉左前降枝从心肌轻轻地切除(23,24从坚持组织)和释放。动脉被切成大约1 - 2毫米长环段。机关文化,冠状动脉环段被安置在24-well盘子,两段在每个包含1毫升的杜尔贝科的修改鹰的媒介17]。动脉段与mmLDL培养(10μ克/毫升)或低密度脂蛋白(10μg / mL)。机关文化组添加作为一个控制消除器官培养的影响本身实验结果。检查机制的影响,不同的信号转导通路的特定抑制剂。抑制剂和mmLDL同时添加到鹰的媒介器官培养过程的开始。
为了研究upregulation的胞内信号通路的影响,我们使用了一些途径抑制剂如PKC途径抑制剂,staurosporine (0.1μ米)(22];选定的目标不同的激酶抑制剂导致ERK1/2激活,U0126 (10μM)和SB386023 (10μ米);具体的物和p38 MAPK抑制剂,SP600125 (10μM)和SB203580 (10μ米)(18,19];NF -κB-inhibitor wedelolactone (10μ米)(25,26]。每个抑制剂是目前24 h。此后,动脉段安装在myography浴。实时聚合酶链反应和免疫印迹分析,船舶在液态氮冷冻3 h,然后储存在−80°C,直到他们被处理。
2.4。Myographic研究
孤立的等长张力冠状动脉段记录使用myography系统(23,24]。动脉段螺纹在两个40μ米直径不锈钢电线和安装在myography浴场。一个线是连接到一个力-位移传感器连接到一台电脑。另一线是连接到一个可移动的位移装置允许细血管张力的调整。动脉段都沉浸在浴含有柠檬酸溶液(37°C) (27]。收缩能力由接触是一个富含钾(63.5毫米)克雷布斯的解决方案。段是使用只有在大于0.8 mN钾引起的响应。受体激动剂的量效曲线是通过累积除了洗澡。具体的等一个受体激动剂是没有找到。研究等一个受体介导收缩,sarafotoxin 6 c添加到浴室的最终浓度1μ米诱导萎缩,部分留在sarafotoxin 6 c (1μ额外的1 h M)补充解决方案来降低等B受体。受体激动剂ET-1量效曲线(一个外星人一个和等B受体激动剂)是物质的累积获得的应用程序(M -米)。在此期间,sarafotoxin 6 c的收缩反应褪色到基线水平尽管sarafotoxin 6 c段仍出现在浴。后等B受体已经麻木了,ET-1引起的浓度效应曲线。因此,收缩反应ET-1介导只有等一个受体(28,29日]。确认的脱敏等B受体,选择性的影响等B受体拮抗剂bq - 788 (0.1μ米),ET-1-induced收缩后sarafotoxin 6 c脱敏是检查。ET-1-induced收缩是相似的存在和缺乏bq - 788,表明只有等的激活一个受体。
2.5。实时聚合酶链反应
RNAfast200工具包(上海Flytech生物技术有限公司,上海,中国)被用来提取总RNA。由此产生的颗粒是用75%乙醇洗净,风干,再溶解在40μL diethylpyrocarbonate-treated水。的OD260年/ OD280年比率在1.9和2.1之间。总RNA的浓度大约是3μ克/μl .逆转录的总RNA使用GeneAmp获得cDNA进行RNA PCR试剂盒(应用生物系统公司,北京)和一个优秀的DNA热循环。从总RNA合成第一链cDNA 40μ六聚体L反应体积使用随机引物。反应混合物在25°C孵化10分钟,加热到42°C 15分钟,进一步加热到99°C 5分钟,和冷冻5°C 5分钟。GeneAmp 5700序列执行实时PCR检测系统使用GeneAmp SYBR绿色装备(Toyobo有限公司,日本大阪)与前面互补dna作为模板合成25μL反应体积。没有模板控制被包含在所有的实验。使用底漆Express 2.0软件和引物设计合成了北京Sunbiotech有限公司有限公司(中国,北京)。特定的引物对大鼠ET一个受体(加入基因库NM_012550)如下:
受体转发:5′-GCTCAACGCCACGACCAAG-3′反向:5′-GTGTTCGCTGAGGGCAATCC-3′。
管家基因β肌动蛋白(加入基因库NM_031144)是用作内部控制。使用的引物如下:
β肌动蛋白转发:5′-ACTATCGGCAATGAGCGGTTCC-3′反向:5′-CTGTGTTGGCATAGAGGTCTTTACG-3′。
实时PCR进行使用以下配置文件:95°C 1分钟,其次是40周期在95°C,持续15秒,15秒60°C, 72°C 45秒。解离曲线运行实时聚合酶链反应完成后以识别特定PCR产品。
2.6。西方墨点法
培养或新鲜的冠状动脉段存储在−80°C。总蛋白质是量化使用BCA蛋白质分析工具包(皮尔斯生物科技、上海、中国)根据制造商的指示,在sds - page凝胶分离,转移到聚乙二烯二氟化物薄膜(PVDF)和屏蔽5%脱脂奶粉。免疫印迹的孵化与主要针对内皮素受体的抗体(1:100)(微孔、钙、美国)。immunolabeled蛋白乐队使用超级信号检测化学发光底物与辣根peroxidase-conjugated孵化后二次抗体(1:5000)。β肌动蛋白是用作内部加载控制。光密度分析使用图像仪verion 4.0软件(富士胶片影像有限公司、日本)。
2.7。计算和统计
最大收缩()值的百分比计算收缩引起的63.5毫米K+,压电陶瓷50价值指的是负面的对数的摩尔浓度的药物产生半。每个受体激动剂的浓度效应曲线希尔方程使用迭代拟合,最小二乘法(GraphPad棱镜5)提供的估计和压电陶瓷50值。所有的实时PCR实验重复进行,和平均值。的数量等一个受体信使rna计算相对的mRNA表达的水平β肌动蛋白看家基因相同的样本。使用下列公式计算的数量等一个受体信使rna:,在那里=原来的内皮素等一个受体信使rna,=原来的数量β肌动蛋白mRNA,=的值为β肌动蛋白,=的的价值等。一个受体。受体蛋白质的数量相对于内部控制的量表示为对照组的值的百分比。
myography实验的统计分析和实时PCR实验基于一个测量每只老鼠。当动脉段的数量超过一分之一的个体,个体的平均使用肌动描记器实验。在西方墨点法的实验中,每个样本一池4冠状动脉段。所有的数据都表示为平均值±SEM。学生的以及被用来比较两组数据,和一个单向方差分析(方差分析)或双向方差分析Dunnett紧随其后的测试(GraphPad棱镜)是用于比较两个以上的数据集。一个值小于0.05被认为是显著的。
3所示。结果
3.1。Upregulation的等一个在冠状动脉受体
克雷布斯的解决方案包含63.5毫米K+被用来检查的可行性和在器官动脉收缩性文化。没有显著的差异引起的收缩反应的K+在组(即。新孤立:锰、organ-cultured:锰、organ-cultured mmLDL的存在:锰、organ-cultured LDL的存在:锰、,)。ET-1诱导浓度在新鲜分离冠状动脉收缩。经过24小时的文化,ET-1-induced concentration-contraction曲线没有明显不同于新孤立的冠状动脉。培养24 h mmLDL在5、10或20μg / mL收缩曲线由ET-1转向左边浓度的方式(图1(一))。的10到20μg / mL mmLDL组织增加和与对照组相比值()。器官培养后6 h和10μg / mL mmLDL ET-1-induced concentration-contractile曲线没有明显影响。培养10μg / mL mmLDL 12、24、48小时转移引起的收缩曲线ET-1向时间的方式(图左侧1 (b))。的24 h mmLDL-supplemented文化()明显高于12 h mmLDL-supplemented文化(,)但不显著低于48 h mmLDL-supplemented文化(,)。mmLDL 10的浓度μg / mL用一个时间点,24 h,在目前的研究。器官培养24小时本身没有增加ET-1动脉段的收缩反应,可明显增强了暴露在10μ克/毫升mmLDL。然而,10μg / mL原生低密度脂蛋白并不影响引起的冠状动脉的concentration-contractile曲线段ET-1(图1(一))。
(一)
(b)
等的表达水平一个受体信使rna和蛋白质在冠状动脉段使用实时聚合酶链反应和免疫印迹测定,分别。机关文化没有提升的信使rna和蛋白质含量等一个受体相比刚分离冠状动脉段。培养与mmLDL显著升高的水平等一个受体信使rna和蛋白质相比(图的控制文化2)。
(一)
(b)
(c)
3.2。效果的PKC抑制剂mmLDL-Induced Upregulation
staurosporine在场的情况下,特定的PKC抑制剂,显著抑制了mmLDL-induced ET-1收缩反应增强,减少了从mmLDL-supplemented组()(图3(一个)、表1)。此外,的表达等一个受体信使rna和蛋白质在冠状动脉平滑肌细胞与staurosporine cocultured低于mmLDL集团(数字3 (b)和6)。
(一)
(b)
3.3。影响MAPK抑制剂的mmLDL-Induced Upregulation
文化24 h后mmLDL ERK1/2和特定抑制剂,ET-1-induced收缩的量效曲线SB386023和U0126-treated组明显转向正确的mmLDL组相比,非平行的方式(数字4(一)和4 (b))。的和压电陶瓷50收缩的组织coincubated mmLDL和SB386023或U0126明显低于与mmLDL孵化集团(和,分别地。、表1)。然而,物抑制剂SP600125和p38抑制剂SB203580没有修改mmLDL对ET-1-induced反应的影响()(数据4 (c)和4 (d);表1)。等的表达水平一个血管平滑肌细胞的受体信使rna和蛋白质测定。SB386023和结果表明,ERK1/2抑制剂U0126显著减毒mmLDL-induced增加等的表达一个受体信使rna和蛋白质。这是平行的减少等一个受体介导收缩。然而,抑制物和p38 MAPK没有这些影响(数据4 (e)和6)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
3.4。抑制NF -的影响κB mmLDL-Induced Upregulation等一个受体
一个特定抑制剂的NF -κB通路,wedelolactone,改变了mmLDL-enhanced concentration-contraction ET-1治疗引起的冠状动脉的曲线向右,显著降低了和压电陶瓷50()(图5(一个);表1)。ET的水平一个在冠状动脉受体信使rna和蛋白质样本显示,wedelolactone显著抑制ET的mmLDL-enhanced表达式一个受体(数据5 (b)和6)。
(一)
(b)
4所示。讨论
ET-1是已知最强的血管收缩剂。的upregulation等一个受体导致加强收缩,血流量减少,污染也会加重炎症,导致缺血性疾病(14,30.,31日]。目前的工作导致了说明的胞内信号转导途径参与mmLDL-induced监管等一个受体。培养大鼠冠状动脉mmLDL导致upregulation等一个受体介导收缩。同样,等一个受体免疫染色强度和mRNA水平增加。抑制实验表明,PKC和ERK1/2 MAPK通路和下游NF -κB转录因子信号通路参与了移植的mmLDL-mediated过程等一个受体。
先前的研究使用机关文化的冠状动脉和其他船只作为实验模型的详细描述内皮素受体的调节,因为所发生的变化在这个模型中类似于那些经常观察心血管疾病。这是第一次,培养大鼠冠状动脉存在mmLDL被评价为一个实验模型的监管等一个受体。培养大鼠冠状动脉段mmLDL 24 h导致增加ET-1-induced收缩的等一个受体。此外,实时PCR结果表明mmLDL治疗ET水平升高一个受体信使rna和蛋白质印迹分析表明,mmLDL治疗等的表达增加一个受体蛋白质。目前的研究表明,机关文化本身不影响收缩反应的等一个受体,同意与之前研究的结果(22]。低密度脂蛋白的治疗没有显著增加冠状动脉的收缩段,显示低密度脂蛋白可能不会影响的规定等一个受体。综上所述,这些结果表明,mmLDL-supplemented器官培养模型适用于刺激的upregulation等一个受体在大鼠冠状动脉。的变化发生在文化与mmLDL可能与那些发生在心血管疾病。研究利用猪模型发现大量的外星人一个膜受体在媒体和neointima猪隐静脉移植的32]。在活的有机体内二手烟增加小鼠呼吸道的收缩反应ET-1 (33]。暴露于二手烟还调节ET的水平一个受体在大鼠大脑和冠状动脉通过英国皇家空军/ ERK / MAPK通路(23,24]。在人体研究,等一个受体是局部地区的隐静脉发生细胞增殖(34]。的收缩反应受体upregulation动脉平滑肌细胞观察缺血性血管疾病(35,36,抑制受体upregulation或阻断受体已被证明是有益的血管损伤(37,38]。因此,这些受体是一个关键的upregulation事件发展的血管疾病。
有一个重要的受体upregulation及其刺激因素之间的关系。本研究旨在阐明PKC的角色和MAPK胞内信号转导途径和下游NF -κB转录因子信号通路在mmLDL-induced upregulation等一个受体。PKC参与信号转导事件响应某些刺激。PKC激活的报道ET-1糖尿病血管平滑肌细胞,增加细胞外基质沉积,细胞肥大,细胞增殖39]。在目前的实验中,由staurosporine减少了mmLDL-enhanced收缩抑制PKC介导的一个受体的mmLDL-induced增加等一个受体信使rna和蛋白质的水平。这一结果表明,PKC途径参与了移植的过程等一个在冠状动脉受体。支持这个建议,对老鼠的研究表明,内皮素受体的upregulation包括PKC [40- - - - - -42]。此外,在活的有机体内老鼠的研究表明,PKC抑制剂防止血管内皮素受体和反向upregulation脑血流量的减少后续蛛网膜下腔出血(43]。PKC曾被报道为发生在高血压的血管重建(44]。此外,PKC已经涉及心肌细胞肥大的感应,和PKC激活也已被证明能够加重缺氧心肌损伤和proarrhythmic [45]。
PKC激活MEK / ERK途径在几个水平[46]。的非竞争性抑制剂U0126 MEK基质(47块),随后MEK1/2的酶活性和抑制ERK1/2的激活。SB386023抑制MEK的MAPKKK上游,即皇家空军家庭(48]。Raf结合并激活MEK和没有其他MAPKK,这使得它特定的ERK通路(49]。以前的研究已经表明ERK1/2参与ET受体调节的upregulation老鼠脑动脉的收缩,冠状动脉和肠系膜上动脉(18,19,22,23,28]。在目前的研究中,这两个ERK1/2抑制剂使用,U0126 SB386023,显著减少了mmLDL-enhanced收缩的等一个受体和显著减毒的mmLDL-induced增加等一个受体信使rna和蛋白质的水平。这些结果表明,ERK1/2通路参与mmLDL-induced upregulation等一个在冠状动脉受体。erk调解细胞反应,是由生长因子(50),涉及心血管和脑血管疾病。抑制ERK1/2变弱的脂蛋白(全身的)人类血管平滑肌细胞的生长,这是一个独立的心血管疾病危险因素(51]。在活的有机体内研究表明,ERK1/2抑制剂防止upregulation血管等B受体和反向减少脑血流量在大鼠蛛网膜下腔出血后(52]。
三个不同的物通路(JNK1、2和3)在人类已确定。JNK1和JNK2具有广泛的组织分布,而JNK3主要是局部的神经组织和心脏细胞。SP600125抑制了JNK1 2和3通道(53]。物抑制剂SP600125和p38抑制剂SB203580没有明显的收缩功能和影响mmLDL-induced增加等的表达一个受体信使rna和蛋白质。这些结果表明,物和p38 MAPK信号通路可能不会参与upregulation等一个由mmLDL受体诱导。在以前的研究中,发现p38 MAPK不参与等B收缩性的受体介导海拔organ-cultured老鼠大脑中动脉和猪冠状动脉(54,55),我们也证明了p38 MAPK通路没有参与这项mmLDL-induced upregulation等B受体在大鼠冠状动脉(18]。据报道,物通路没有参与mmLDL-induced或DSP-induced海拔血管收缩或的表达等B受体大鼠冠状动脉和基底动脉(18,22]。
Wedelolactone, NF -的抑制剂κB信号转导通路,防止我的磷酸化和退化κB,阻塞NF的易位κB到细胞核。目前的研究表明,等一个受体介导的血管收缩时调节文化mmLDL的存在。此外,实时聚合酶链反应和免疫印迹分析显示等一个受体介导的upregulation水平的表达等一个受体信使rna和蛋白质。结果表明,mmLDL-induced变更等一个受体表达涉及增加转录。治疗wedelolactone几乎取消了mmLDL-induced增加等一个受体介导的功能和等一个在冠状动脉受体表达。这些结果强烈表明NF -κB通路参与mmLDL-induced upregulation等一个受体。这个结果与之前的发现,NF -是一致的κB似乎参与upregulation ET的水平B受体(18,19,22,25]。
mmLDL是冠状动脉疾病的危险因素。最近我们组获得的结果表明,增加endothelin-induced收缩在机关文化包含mmLDL可以归因于upregulation内皮素受体在血管平滑肌细胞。使用机关文化mmLDL-supplemented脑动脉的解决方案,我们证明的表达等B受体是调节血管平滑肌细胞PKC, MAPK和NF -κB参与的细胞内机制导致这个upregulation [19]。mmLDL也上调ET的水平B在冠状动脉受体激活ERK1/2 MAPK和NF -κB转录因子(18]。在目前的工作中,我们表明,培养与mmLDL增加了冠状动脉ET-1-induced收缩浓度和时间的方式,增加了的表达等一个受体信使rna和蛋白质。上游的激活细胞内PKC和ERK1/2 MAPK通路和下游NF -κB这upregulation炎症信号通路主要负责。
总之,mmLDL诱发upregulation等一个在冠状动脉受体,这可能导致缺血性心血管疾病的发展。的分子机制包括激活PKC和ERK1/2 MAPK通路和下游NF -κB信号通路。理解upregulation和潜在的分子机制可能导致心血管疾病的新疗法。
缩写
| ERK1/2: | 细胞外signal-regulated蛋白1和2 |
| ET-1: | Endothelin-1 |
| 等一个: | 内皮素A型 |
| MAPK: | 增殖蛋白激酶 |
| mmLDL: | 最低限度改性低密度脂蛋白 |
| oxLDL: | 氧化低密度脂蛋白 |
| PKC: | 蛋白激酶C。 |
资金
这项研究得到了国家自然科学基金(授予号。81173059和81173059)。