文摘

糖尿病是与高血糖和增加凝血酶的生产。然而,它是未知的高葡萄糖及凝血酶的结合是否能调节NAPDH氧化酶(Nox)亚型的表达在人类主动脉内皮细胞(HAECs)。此外,我们研究了糖尿病危害微rna的角色(mir - 146 - a)在糖尿病壁血栓模型。我们表明,高葡萄糖(HG)产生了协同效应与凝血酶诱导增加10.69倍Nox4 HAECs mRNA水平。增加Nox4 mRNA表达与Nox4蛋白质表达和ROS增加生产。炎性细胞因子工具包发现治疗增加引发和il - 6水平。此外,HG /凝血酶治疗引起HAECs THP-1附着力的增长了11.43倍。在网上之间的同源性分析发现mir - 146 a和3′翻译Nox4 mRNA的地区,和荧光素酶记者化验证实,mir - 146——模仿这个Nox4监管区域。此外,mir - 146的表达下降到58%,在控制,表明反馈克制HG / thrombin-induced受损内皮炎症。相比之下,mir - 146 a模仿转染减毒HG / thrombin-induced upregulation Nox4表达式,ROS生成和炎性表型。总之,mir - 146 a是参与调节血管内皮炎症通过调制Nox4表达式在糖尿病壁血栓模型。

1。介绍

糖尿病是一种流行,在全世界影响所有年龄组。微血管(肾病、神经病变和视网膜病变)和macrovascular疾病(冠状动脉粥样硬化,脑和周围动脉)糖尿病患者中十分普遍。糖尿病与polyvascular、加速和弥漫性动脉粥样硬化疾病(1]。在高级阶段,动脉粥样硬化斑块破裂的可能性增加,这可能会导致壁血栓急性缺血性中风的临床表现,急性心肌梗塞和周围动脉闭塞性疾病。

内皮功能障碍是糖尿病血管疾病的发起者。多种糖尿病危害强调,包括高血糖、胰岛素信号受损,先进的糖化终端产品,血脂异常,导致内皮细胞的炎症,这可导致血栓形成(2]。这些代谢异常在糖尿病增加活性氧簇(ROS)的产生,效应器中发挥重要作用产生炎性表型的高潮到加速动脉粥样硬化和壁血栓3]。最重要的血管ROS-generating系统包括线粒体电子传递链,黄嘌呤氧化酶,NADPH氧化酶类(nox) [2]。氮氧化物是跨膜电子运输车运输氧气的细胞质捐赠者NADPH以便生成过氧化物。7中已知的亚型,Nox1、Nox2 Nox4, Nox5表达内皮细胞中活性氧的主要来源和心血管系统(4]。

小分子核糖核酸(大鹏)是内源性~ 22-nucleotide RNA结合3′未翻译区(UTR)的信使核糖核酸(mRNA)目标。这些大鹏可以在转录后的调控氧化和炎症状态水平,导致目标信使rna的降解或抑制翻译(5]。在许多大鹏展翅,mir - 146——一个被确定为消极监管机构NF -κB,目标IRAK1, TRAF6 IRAK2 [6,7]。一般来说,增加细胞mir - 146 a水平产生负面的反馈影响NF -κB信号期间观察到多个压力(例如,TNF - 有限合伙人,白介素- 1 (IL)β、PMA和ox-LDL) [6,8- - - - - -11]。然而,减少细胞mir - 146 a的水平已报告在多个糖尿病的研究,包括在高葡萄糖——(HG)刺激内皮细胞和糖尿病大鼠(12,13),在糖尿病小鼠伤口(14),在糖化albumin-stimulated内皮细胞(15),在2型糖尿病患者亚临床炎症和胰岛素抵抗[16]。上面所有的在体外在活的有机体内证据表明,受损mir - 146 a的表达有助于促炎州糖尿病。

糖尿病高血糖的标志。此外,糖尿病可以导致hypercoagulable状态,是由于增加了凝血酶生成(17,18]。因为HG和已知凝血酶增加活性氧产量(19,20.),本研究调查是否HG和凝血酶(HG /凝血酶)影响Nox亚型表达和内皮炎症。此外,我们测试是否参与mir - 146 a的规定Nox4表达式在体外糖尿病壁血栓模型。

2。材料和方法

2.1。细胞培养

人类主动脉内皮细胞(HAECs)从细胞购买应用程序,Inc . (CA)圣地亚哥和培养内皮细胞生长培养基(细胞应用,Inc .)根据制造商的建议。融合在一个附近的细胞增长到75 - t实验前瓶。所有化学品都来自Sigma-Aldrich(圣路易斯,密苏里州)除非另有说明。凝血酶2的剂量单位/毫升和葡萄糖(25更易/ L)被添加到HAECs各自的次。L-glucose(25更易/ L)用作渗透控制。人类单核细胞的细胞系THP-1得到来自美国文化类型集合(马里兰州罗克维尔市)和维护rpmi - 1640培养基(洛根,热科学HyClone UT)补充10%的边后卫和1% penicillin-streptomycin (Carlsbald表达载体,CA)。

2.2。实时聚合酶链反应(PCR)

的信使rna表达水平HAECs被实时PCR分析,如前所述[21]。glyceraldehyde-3-phosphate脱氢酶(GAPDH)基因被选为规范化的数据。这些实时PCR计算的数据 RNA量化的方法。使用的引物序列扩增的基因编码GAPDH,Nox1,Nox2,Nox4,Nox5白细胞介素- 6 (il - 6),interleukin-8 (引发),血管细胞粘附蛋白1 (VCAM-1)、细胞间粘附分子1 (ICAM-1)和E-selectin (希利)如下:GAPDH:正向引物:5′-CTCTGCTCCTCCTGTTCGAC-3′反向引物:5′-ACGACCAAATCCGTTGACTC-3′Nox1:正向引物:5′-TCACCCCCTTTGCTTCTATCT-3′反向引物:5′-AATGCTGCATGACCAACCTT-3′Nox2:正向引物:5′-CATTCAACCTCTGCCACCAT-3′反向引物:5′-CCCCAGCCAAACCAGAAT-3′Nox4:正向引物:5′-GCTGACGTTGCATGTTTCAG-3′反向引物:5′-CGGGAGGGTGGGTATCTAA-3′Nox5:正向引物:5′-GGAGAAGATGAACACATCTGGAG-3′反向引物:5′-CATCCTCCTCGGCACTCA-3′il - 6:正向引物:5′-GATGAGTACAAAAGTCCTGATCCA-3′反向引物:5′-CTGCAGCCACTGGTTCTGT-3′引发:正向引物:5′-AGACAGCAGAGCACACAAGC-3′反向引物:5′-ATGGTTCCTTCCGGTGTT-3′VCAM-1:正向引物:5′-TGCACAGTGACTTGTGGACAT-3′反向引物:5′-CCACTCATCTCGATTTCTGGA-3′ICAM-1:正向引物:5′-CCTTCCTCACCGTGTACTGG-3′反向引物:5′-AGCGTAGGGTAAGGTTCTTGC-3′希利:正向引物:5′-ACCAGCCCAGGTTGAATG-3′反向引物:5′-GGTTGGACAAGGCTGTGC-3′

2.3。免疫印迹分析

的蛋白表达水平分析了HAECs免疫印迹分析,如前所述[21]。抗体Nox4 (GeneTex欧文CA)和GAPDH(圣克鲁斯生物技术、圣克鲁斯,CA)是用于浓度1:1000和1:2000年,分别。完整的细胞溶解产物被用于所有的屁股,这是GAPDH规范化。

2.4。细胞内ROS的决心

细胞内ROS的表达水平进行了分析Oxiselect细胞内ROS分析工具包(细胞生物学实验室,圣地亚哥,CA),衡量ROS通过雇佣cell-permeable fluorogenic探针2′,7′二乙酸-dichlorodihydrofluorescein (DCFH-DA)。简单地说,HAECs (1×104前5 h)与不同的压力刺激决定的ROS水平。ROS水平决定根据制造商的协议。在不同的实验,HAECs转染mir - 146——模拟确定ROS生产之前。

2.5。炎性细胞因子的表达

HAECs在24-well镀到盖玻片的密度板5×105细胞与凝血酶刺激和/或HG。治疗后,上层清液的收集和离心分离的500 g×5分钟在4°C和存储−80°C到用于分析。一组的细胞因子,包括引发,il - 1β、il - 6、il - 10, TNF - 同时,IL-12p70检查使用人类的炎性细胞因子工具包(圣地亚哥BD生物科学Pharmingen CA)通过流式细胞术(BD FACSCanto系统;正欲Corp .)圣何塞CA),如前所述15]。

2.6。单核细胞粘附试验

在粘附实验中,THP-1细胞用钙黄绿素标记acetoxymethyl酯(Calcein-AM;分子探针,或)。THP-1细胞被染色的染料浓度为7.5μ前30分钟立即附着力试验。HAECs维持在12井,直到90%的融合。HAECs (105细胞/)然后用凝血酶治疗和/或HG 5 h和孵化与培养基包含标记THP-1细胞(THP-1 / HAECs = 7) 10分钟。孵化后,不依从THP-1细胞被温和的洗涤与PBS 20年代。附着THP-1细胞在不同的凝血酶和/或HG-activated ECs被确定和量化在10个随机选择的视图字段。在不同的实验,THP-1附着力试验mir - 146模拟转染后执行。

2.7。米尔提取和分析

米尔的提取和检测的协议miR - 146 a表达水平以前描述(15]。RNU6B表达水平作为加载控制。

2.8。荧光素酶报告实验

部分Nox-4 mRNA 3′utr包含mir - 146 a目标站点被构造成pGL-2-promoter向量(Promega,麦迪逊,WI)。HAECs cotransfected有1μ克构建的质粒和mir - 146 - 100 nM模拟或miR-control序列使用Lipofectamine 2000(表达载体,卡尔斯巴德,CA)。转染24小时后,细胞收获根据制造商的过程测量荧光素酶活性(Promega)。

2.9。mir - 146 a模仿转染

mir - 146模拟(mirVana microrna的模仿)和miR-control获得Ambion(奥斯汀,得克萨斯州)。HAECs转染了hsa - mir - 146模拟(30 nM)或miR-control (30 nM)使用Lipofectamine 2000转染试剂(表达载体)血清m - 199中型的2 h。转染后,m - 199中改变内皮细胞生长介质。HAECs然后用凝血酶治疗和HG的不同时期各自的实验。治疗后,上层的收集和保存炎性细胞因子表达的研究。收集HAECs和表达水平Nox4,VCAM-1,ICAM-1,希利,白细胞介素6,IL8信使rna, Nox4蛋白质,ROS活动确定。此外,THP-1粘附实验mir - 146模拟转染后执行。

2.10。统计分析

统计分析使用SPSS 12.0统计软件对Windows (SPSS Inc .,芝加哥,IL)。所有数据提出了均值±SEM。两组之间的意义是决定使用未配对 测试。 值小于0.05被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。内皮Nox4和细胞内活性氧显著HG /凝血酶引起的

我们首先研究了HG和凝血酶对内皮细胞的表达的影响Nox1,Nox2,Nox4,Nox5信使rna表达(图1(一))。5 h后的刺激、高葡萄糖(HG, 25更易/ L)单独引起显著的1.95 - 2.74倍增加Nox1Nox4分别mRNA表达,而Nox2Nox5信使rna表达并没有改变。凝血酶(2 U /毫升)引起显著增长了3.67倍Nox5信使rna表达,而Nox1,Nox2,Nox4信使rna表达并没有改变。HG /凝血酶cotreatment引起显著的3.62 - 10.69倍增加Nox1Nox4信使rna,分别Nox2Nox5表达式并没有改变。L-glucose治疗和L-glucose /凝血酶cotreatment对mRNA的表达没有明显的影响Nox1,Nox2,Nox4,Nox5

免疫印迹分析,HG /凝血酶cotreatment 12 h导致显著增加1.33倍Nox4表达与控制相比,虽然L-glucose治疗和L-glucose /凝血酶cotreatment没有明显影响蛋白质的表达Nox4(图1 (b))。确定HG / thrombin-induced Nox4表达式与增强细胞内ROS生产、DCFH-DA实验使用。如图1 (c)、HG、凝血酶治疗仅5 h造成显著的1.48 - 2.40倍HAECs增加活性氧的生产。HG /凝血酶cotreatment进一步增加了活性氧产量高达2.81倍。

3.2。内皮炎症明显HG /凝血酶引起的

HG / thrombin-induced炎性细胞因子变化首先检查使用人类的炎性细胞因子工具包。HG /凝血酶引起cotreatment 12 h增加引发条件培养基和il - 6水平,如图所示,虚线向右移;然而,il - 1βil - 10, TNF - ,IL-12p70表达水平没有影响(图2(一个))。此外,HG /凝血酶cotreatment造成4.06倍和5.05倍的增加il - 6引发信使rna基因表达水平,分别(图2 (b))。

循环单核细胞与内皮细胞的粘附是导致血管炎症和动脉粥样硬化发展的一个重要事件(22]。如图2 (b)HG /凝血酶cotreatment显著增加单核细胞的THP-1 HAECs细胞粘附。而HG和凝血酶治疗仅5 h造成2.84 - 2.15倍增加HAECs THP-1粘连,分别HG /凝血酶cotreatment引起了协同增加THP-1粘连(图11.43倍2 (c))。增加THP-1粘性与细胞粘附分子基因表达增加有关(摄像头)。HG /凝血酶cotreatment造成8.72倍,11.67倍和67.21倍的增加VCAM-1,ICAM-1,希利信使rna基因表达水平,分别(图2 (d))。这些数据表明,增加表达这些摄像头至少部分负责增加THP-1粘性HG / thrombin-activated HAECs。

氧化应激损害血管内皮功能。因此,我们测试了ROS是否参与了HG / thrombin-induced内皮炎症。如图2 (e),一个活性氧清除剂防治(NAC 5毫米)预处理导致的基因表达明显降低VCAM-1,ICAM-1,希利,这表明活性氧参与HG / thrombin-induced内皮炎症。

3.3。Nox4mir - 146的直接目标是

生物信息学米尔目标分析使用米尔数据库(http://www.microrna.org/microrna/getGeneForm.do)确定同源mir - 146 - a和3′utr人类Nox4 mRNA,表明Nox4是一个潜在的mir - 146 -一个目标(图3(一个))。调查mir - 146 a能否与Nox4 mRNA 3′utr,荧光素酶的记者分析。如图3 (b),cotransfection pGL2-Nox4-3′utr和mir - 146——模仿导致降低荧光素酶信号miR-control 47%,证实了直接绑定mir - 146 - Nox4 3′utr。

3.4。HG /凝血酶表达下调mir - 146 a的表达

自mir - 146 a是一个重要的糖尿病危害转录后的监管机构,我们决定是否mir - 146 a的水平变化在HG / thrombin-stimulated HAECs。如图4、治疗与HG或凝血酶分别5 h显著降低mir - 146 a的表达在控制到83%和76%,分别。HG /凝血酶cotreatment进一步下调mir - 146控制表达式的58%。相比之下,L-glucose治疗和L-glucose /凝血酶cotreatment没有明显影响mir - 146 a的表达。这些发现表明,抗炎反馈电路由细胞mir - 146 a水平在HG /受损thrombin-activated HAECs。

3.5。Nox4表达和细胞内ROS生产在mir - 146 Mimic-Transfected减毒,HG / Thrombin-Treated HAECs

确定mir - 146 a可以抑制Nox4表达式在HG / thrombin-stimulated HAECs,我们转染HAECs mir - 146——模仿。关于Nox4mRNA表达,HG /凝血酶的刺激作用是保存在miR-control-transfected, HG / thrombin-stimulated HAECs。相比之下,mir - 146 a模仿废除的刺激效果Nox4信使rna表达HG / thrombin-stimulated HAECs(图5(一个))。关于Nox4蛋白表达,HG /凝血酶的刺激效果Nox4蛋白表达也减毒mir - 146 a mimic-transfected HAECs(图5 (b))。这种抑制作用的mir - 146模拟Nox4表达式同时发生与降低ROS生产HG / thrombin-stimulated HAECs(图5 (c))。

3.6。内皮炎症mir - 146减毒的模仿

进一步确定减少Nox4表达式和ROS生产减少内皮炎症mir - 146 mimic-transfected, HG / thrombin-stimulated HAECs,我们测量炎症细胞因子表达,THP-1粘连和炎症基因的表达。预期,引发和il - 6蛋白表达的条件培养基被mir - 146 a减毒模仿转染(图6(一))。此外,THP-1细胞的粘附(图6 (b))和基因的表达VACM-1,ICAM-1,希利,il - 6,引发(图6 (c))也显著降低mir - 146转染,HG / thrombin-stimulated HAECs。

mir - 146 a的提议的作用在调节HG / thrombin-induced内皮炎症如图7

4所示。讨论

本研究表明,HG /凝血酶对移植的协同效应Nox4信使rna表达,Nox4 HAECs蛋白表达和增加活性氧的生成。这种糖尿病危害刺激也下调血管内皮mir - 146细胞水平和增强内皮炎性表型。荧光素酶报告实验和转染实验证实mir - 146 a的作用的转录后的调控Nox4表达式。此外,过度mir - 146 a的模仿会导致血管保护作用的抗炎效应在HG / thrombin-stimulated HAECs。这样的属性mir - 146 -一个可能有用的治疗在糖尿病加速动脉粥样硬化和壁血栓。

血管表达高水平的Nox4 [4]。此外,基因表达的研究报道Nox4在内皮细胞中表达的是占主导地位的同种型23,24]。在内皮细胞,多种细胞压力,包括振荡剪切应力(25),肿瘤坏死因子- (26),脂多糖(27],oxidized-phospholipids [28],糖化白蛋白(29日),据报道移植内皮Nox4表达式。反过来,调节Nox4,内皮细胞介导多种不利影响,包括衰老(30.,细胞凋亡31日),和促炎反应27]。高架Nox4表达式之前报道过许多心血管疾病包括动脉粥样硬化、肺动脉高血压、中风和心力衰竭(32]。此外,在调节糖尿病肾病(Nox4起着至关重要的作用33和糖尿病性视网膜病变34]。我们的数据提供了证据表明Nox4表达式,ROS生产,和内皮炎症强烈调节HG / thrombin-stimulated HAECs,进一步支持Nox4-mediated在糖尿病血管并发症。有趣的是,尽管L-glucose本身并没有改变内皮Nox4表达式,它导致减少thrombin-inducedNox5信使rna表达和活性氧的生产。博季诺夫等人报道,果糖和D-tagatose(果糖)L-epimer prooxidant cytoprotective效应(即。、可卡因或呋喃妥英)诱导大鼠肝细胞细胞损伤;这些影响被抑制施加iron-catalyzed活性氧的形成(35]。此外,Paterna等人还显示,D-tagatose阻止氧化呋喃妥英或者有毒铁过载引起的细胞损伤与铁nitrilotriacetate在小鼠肝细胞36]。他们的研究结果显示,其他单糖在衰减氧化细胞损伤可能有作用,但还需要更多的研究来解决L-glucose减轻活性氧生产的作用。

Nox4活动是本构为其ROS-generating能力(37]。ROS生成和之间的密切相关性Nox4信使rna水平表明Nox4是一种诱导同种型(38]。如数据所示,ROS的数量生产和的程度Nox4信使rna upregulation表明HG / ROS增加生产thrombin-stimulated HAECs至少部分依赖Nox4upregulation。ROS是重要的信号分子,参与血管内皮炎症(39]。以前的研究报道,Nox4发挥了重要作用调解引发表达式(27和THP-1粘连40,41]。符合这些发现,我们观察到减毒ROS Nox4表达差别生产和内皮炎症后对这些mir - 146 a模拟,表明Nox4-inducing ROS部分负责促炎反应HG / thrombin-stimulated HAECs。

Nox4主要是由通过一些转录因子,转录,包括E2F NFκB STAT1/3 HIF-1 ,Nrf2 oct - 1 (42]。Nox4转录后的调控,但是,不太清楚。有趣的是,两组报道,Nox4被miR-25监管在转录后的水平。在第一项研究中,福等人报道,miR-25在HG-treated显著降低大鼠系膜细胞和体外糖尿病大鼠的肾脏。这些研究者证明miR-25 Nox4的直接目标是3′utr并认为miR-25可能导致Nox4表达的调控在糖尿病肾病43]。在第二组,巴尔加等人证明miR-25高心的表达下调的食源性血胆固醇过高是老鼠。这些研究人员得出结论,表达下调miR-25导致心肌氧化/ nitrative压力通过增加Nox4表达式(44]。类似于miR-25的监管模式,我们还指出,HG /凝血酶表达下调mir - 146 a表达和调节Nox4表达式。荧光素酶记者化验证实Nox43′utr直接mir - 146 a的目标。此外,转染实验进一步支持,HG /凝血酶的刺激效果Nox4表达式至少部分由一个转录后的调控机制通过细胞mir - 146 a的水平。我们所有的结果也表明作用受损mir - 146 -糖尿病的表达式。

之前的研究表明,mir - 146 a负面调制il - 6和引发人类成纤维细胞(45和人类小梁网细胞46]。我们的数据还显示,mir - 146模拟表达下调il - 6和引发表达在HG / thrombin-stimulated HAECs。增加il - 6表达和信号事件,导致动脉粥样硬化斑块的增长和斑块不稳定(47]。在糖尿病,il - 6报告为微血管并发症的独立预测因子和心血管疾病(48]。另一方面,引发信号是非常重要的对内皮细胞的血管生成反应和生存49]。血管生成对斑块在动脉粥样硬化斑块是重要发展和斑块易损性(50]。增加引发水平也报道预测稳定性冠状动脉疾病患者的心血管事件(51]。我们的数据表明,il - 6 /引发表达和THP-1粘附强烈调节HG /凝血酶,表明糖尿病患者斑块破裂与凝血酶生成高血糖的介质可以通过进一步发挥autoamplifying的恶性循环加速血管炎症和动脉粥样硬化的发展。

凸轮(VCAM-1 ICAM-1和希利)对巨噬细胞招聘很重要,内皮炎症,和随后的动脉粥样硬化斑块发展(22]。通过与HG /凝血酶激活HAECs,我们观察到这些摄像头的表达增加,而mir - 146模拟减毒的表达这些摄像头和相关THP-1粘性。有趣的是,吴等人报道,有氧运动和他汀类药物可能增加mir - 146 a水平ApoE-null老鼠,从而衰减血管炎症通过减少TLR4和TRAF6信号(52]。我们以前的工作也发现血管紧张素-(1 - 7)可以减少内皮细胞il - 6表达糖化albumin-stimulated HAECs通过其能力增强内生mir - 146 a的水平(15]。所有的这些发现支持的有利影响调制mir - 146 a在动脉粥样硬化和糖尿病危害血管损伤。

5。结论

HG /凝血酶引起mir - 146 a表达的障碍增加Nox4表达式,ROS生产,在HAECs炎性表型。相比之下,mir - 146模拟产生的内皮保护作用衰减Nox4表达式,ROS生产,内皮炎症。这些发现表明治疗潜在的调制mir - 146 a减轻糖尿病血管并发症。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本研究支持的儿科研究实验室,儿童医院、中国医科大学、中国医科大学医院的资助(dmr - 103 - 004)。