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体积 2017 |文章的ID 2401027 | https://doi.org/10.1155/2017/2401027

Liping Liu,Hongxian Wu,Qunan Cao,Zhenzhen Guo,Anmin Ren,Qiuyan Dai 通过调制ERK1 / 2 / AP-1信号通路在RAW264.7和MOVAS细胞MMP的Alpha7烟碱乙酰胆碱受体衰减尼古丁诱导上调,MCP-1,RANTES和刺激",炎症介质 卷。2017 文章的ID2401027 12. 页面 2017 https://doi.org/10.1155/2017/2401027

通过调制ERK1 / 2 / AP-1信号通路在RAW264.7和MOVAS细胞MMP的Alpha7烟碱乙酰胆碱受体衰减尼古丁诱导上调,MCP-1,RANTES和刺激

学术编辑器:安施阿布拉瓦尔
收到了 2017年3月3日
修改 2017年9月4日
接受 2017年9月27日
发表 2017年11月16日

抽象的

通过alpha7烟碱乙酰胆碱受体迷走神经刺激(α.7-nAChR (7-nAChR)信号被证实为炎症的减弱。本研究旨在确定PNU-282987是否具有选择性α.7-NACHR激动剂,基质金属蛋白酶(MMP)的影响和尼古丁治疗RAW264.7和MOVAS细胞中的炎性细胞因子的活性,并评估潜在的分子机制。Raw264.7和Movas细胞以不同浓度(0,1,10和100ng / ml)用尼古丁处理0-120分钟。尼古丁明显刺激了粗碱信号调节的激酶1/2(ERK1 / 2)和Raw264.7细胞中的C-Jun的磷酸化。使用U0126的预处理显着抑制ERK1 / 2的磷酸化,进一步减毒尼古丁诱导的C-Jun和MMP-2,MMP-9,单核细胞趋化蛋白 - (MCP-)1的上调,并对表达的激活正常T细胞进行调节和分泌(咆哮)。类似地,尼古丁治疗也增加了MMP-2,MMP-9,MCP-1的C-JUM和表达的磷酸化,并在MOVAS细胞中咆哮。当用PNU-282987预处理细胞时,有效地抑制了尼古丁诱导的尼古丁诱导的RAW264.7细胞中的ERK1 / 2和C-JUM的活性。此外,尼古丁诱导的MMP-2,MMP-9,MCP-1和RANTES的分泌显着下调。治疗α.7-nAChR激动剂通过调节RAW264.7细胞ERK1/2/AP-1信号通路和MOVAS细胞AP-1信号通路,抑制尼古丁诱导的MMP和炎性细胞因子上调,为腹主动脉瘤的治疗提供了新的途径。

1.介绍

腹主动脉瘤(AAA)的定义是腹主动脉(几乎完全是肾下主动脉)扩张,直径达到30mm或以上[1].AAA通常无症状,直到破裂,死亡率为80% [2].AAA不是晚期动脉粥样硬化的结果,而是系统性血管疾病的局部表现,具有不同的分子和细胞特征[3.4].AAA的特征在于由于炎症性浸润,弹性蛋白的丧失和SMC细胞凋亡而扩张动脉壁的所有层[3.5].人体AAA的实验数据和研究已识别出培养基和外膜的广泛炎症性浸润由巨噬细胞和淋巴细胞组成,该淋巴细胞是秘密多种细胞因子的,涉及AAA的病理过程[6- - - - - -8].基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases, MMPs)来源于血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)和巨噬细胞,被分泌到细胞外基质中,导致弹性蛋白的破坏和主动脉壁的弱化[5].

吸烟是一种非常强烈的可改变的AAA风险因素[9- - - - - -13.].In a recent report of enrolling 18,782 participants aged ≥ 65 years in Southern Community Cohort Study (SCCS), over a median follow-up of 4.94 years, 40% of AAA were current smokers, and another 40% were former smokers [9].吸烟,特别是当前吸烟,显著上升AAA的风险(电流:HR 5.55,95%置信区间(CI)3.67 8.40;前:HR 1.91,95%CI 1.27至2.87)。吸烟与每日吸烟量的增加持续时间导致事故AAA的风险较高,而且效果是剂量依赖性的[11.12.].此外,继续吸烟的人的AAA级膨胀率和破裂风险显著升高。在Sweeting等人的荟萃分析中[13.],AAA生长速度大约六分之一的增加而破裂率在当前吸烟者加倍相比EX-或从不吸烟者。虽然流行,发病率和死亡率都有所下降,因为降低吸烟率的[14.15.],AAA仍然死在美国65岁以上的[那些年龄之间的16大原因9],从而突出了更多的努力,以提高治疗和预后的需要。我们以前的研究表明,C-Jun N-末端激酶(JNK)抑制剂减毒尼古丁加上通过抑制MMP-9,MMP-2,单核细胞趋化蛋白(MCP-)1,并且一旦活化正常T细胞表达的调控血管紧张素Ⅱ诱导的AAA形成和分泌的(RANTES)从巨噬细胞和血管平滑肌细胞,这表明JNK在尼古丁加血管紧张素Ⅱ诱导的AAA [发病的信号传导分子分泌16.].然而,参与信号转导的远端信号分子或核转录因子尚不清楚。

通过alpha7烟碱乙酰胆碱受体迷走神经刺激(α.7-nAChR的)信令,被称为胆碱能抗炎通路,已经证明炎症和炎性疾病,如在实验模型[脓毒症,胰腺炎,出血性休克和局部缺血/再灌注,和手术后肠梗阻的改进的衰减17.].最近的研究表明,迷走神经刺激也可以通过调节细胞因子水平来对心血管疾病具有有益的作用,这取决于心率变异性[18.].激活α.7-nAChR已被发现可以阻止cal中AAA的发生和进展2与降低炎症和矩阵劣化相关联的应用鼠标模型[19.].在本研究中,我们确定是否PNU-282987,选择性α.7-nAChR激动剂影响尼古丁治疗RAW264.7和MOVAS细胞中MMP-2、MMP-9的活性及炎症因子MCP-1、RANTES的表达。

2.材料和方法

2.1。试剂和抗体

尼古丁和PNU-282987是从Sigma-Aldrich获得的。U0126(作为ERK1 / 2的激酶的MEK1和MEK2的高度选择性抑制剂)是来自细胞信号传导技术(CST)。单克隆兔抗肿瘤信号调节的激酶1/2(ERK1 / 2),抗磷酸化ERK1 / 2,抗C-JUN,抗磷酸化C-Jun,抗核因子 -κ..B(NF-κ..B)P65,和NF-antiphosphorylatedκ..B P65来自CST。对MMP2,MCP-1,RANTES和GAPDH的大鼠多克隆抗体来自ABCAM。小鼠单克隆抗MMP9和MMP2来自Santa Cruz Biotechnology。

2.2。细胞培养和治疗

小鼠巨噬细胞(RAW264.7细胞)和小鼠主动脉平滑肌细胞(MOVAS细胞)购自美国型培养收集(Manassas, VA)。细胞在含10%胎牛血清(FBS, Gibco,澳大利亚)的高糖Dulbecco 's Modified Eagle培养基(DMEM, HyClone, Logan, UT, USA)中培养,37℃,5% CO2大气层。饥饿在无血清培养基中过夜后,将细胞与尼古丁或PNU-282987处理。另外的实验用U0126或PNU-282987预处理的RAW264.7细胞和MOVAS细胞与PNU-282987暴露于烟碱之前预温育进行。

2.3。Western印迹分析

细胞用冰冷的磷酸盐缓冲液(PBS),用RIPA裂解液(生物技术碧云天研究所,江苏省,中国),补充磷酸酶抑制剂(生工生物工程,上海,中国)和PMSF(罗氏分子溶解洗涤两次Biochemicals, Mannheim, Germany), centrifuged, and quantified with a BCA protein assay kit (Beyotime Institute of Biotechnology, Jiangsu, China) according to the manufacturer’s instructions. Aliquots of total protein were separated by 10% sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and then transferred to polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes (Bio-Rad Laboratories, Hercules, USA). Membranes were blocked in 5% nonfat milk/TBST (25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, and 0.1% Tween-20; pH 7.4) for 1 h at room temperature and subsequently incubated with primary antibodies overnight at 4°C. After three washes, membranes were incubated with horseradish peroxidase- (HRP-) conjugated goat anti-rabbit or -mouse IgG for 1 h, washed again with TBST, and subsequently visualized using West-Pico ECL kit (Pierce, Rockford, USA).

2.4。实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)

采用TRIZOL试剂(Invitrogen公司,美国Carlsbad公司)从RAW264.7和MOVAS细胞中提取总RNA,并根据生产商的方案,用PrimeScript RT Master Mix (Takara公司,Kusatsu公司,日本)反转录成cDNA。使用SYBR Premix Ex Taq (Takara, Kusatsu, Japan)在Applied Biosystems ViiA™7 Real-Time PCR系统上进行定量RT-PCR。本研究使用的特异性引物为:MMP-9: 5 ' -GCCCTGGAACTCACACGACA-3 '(正向)和5 ' -TTGGAAACTCACACGCCAGAAG-3 '(反向);MMP-2: 5 ' -GATAACCTGGATGCCGTCGTG-3 '(正向)和5 ' -GGTGTGCAGCGATGAAGATGATA-3 '(反向);MCP-1: 5 ' -GCATCCACGTGTTGGCTCA-3 '(正向)和5 ' -CTCCAGCCTACTCATTGGGATCA-3 '(反向);RANTES 5 ' -GAAAGAACCGCCAAGTGTGT-3 '(正向)和5 ' -GCAAGCAGAAACAGGCAAAT-3 '(反向);和GAPDH: 5 ' -GTATGACTCTACCC ACGGCAAGT-3 '(正向)和5 ' -TTCCCGTTGATGACCAGCTT-3 '(反向)。将目的基因表达的周期阈值(Ct)归一化到GAPDH,用2计算相对表达量−ΔΔCT方法。

2.5.统计分析

Data were presented as mean ± standard deviations (SD). Densitometric analysis of protein bands in the Western blot was performed using ImageJ software from the National Institutes of Health. Data were analyzed by one-way ANOVA followed by the Dunnett’s test. Statistical analysis was conducted using SPSS version 22. 被认为具有统计学意义。

3.结果

3.1.尼古丁刺激RAW264.7细胞中ERK1/2和c-Jun的磷酸化

尼古丁是香烟烟雾的主要成分,在单卷烟后尼古丁的血浆浓度迅速增加,范围为10-50 ng / ml [20.].为了探讨尼古丁诱导AAA的潜在机制,我们将RAW264.7细胞暴露于10 ng/ml的尼古丁环境中,分别持续0、10、20、30、60和120 min。Western blot分析(图1(一))显示10 ng/ml尼古丁可导致ERK1/2和c-Jun磷酸化水平在10 ~ 60 min显著升高;然而,尼古丁对p65磷酸化没有影响。然后分别用0、1、10和100 ng/ml的尼古丁浓度处理RAW264.7细胞30 min。如图所示1 (e),ERK1 / 2和c-Jun的磷酸化是由尼古丁上调,而p型的p65蛋白水平保持不变。这些数据表明,尼古丁可以经由调制ERK1 / 2和c-Jun信令在RAW264.7细胞中发挥途径的生物效应。

3.2.U0126在RAW264.7细胞中抑制尼古丁诱导的ERK1/2和c-Jun的激活以及MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的表达

为了进一步确定ERK1/2和c-Jun信号通路是否参与尼古丁诱导的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的表达,我们将RAW264.7细胞用10μ.米和20μ.在10 ng/ml浓度的尼古丁暴露30分钟或3小时之前。尼古丁诱导的ERK1/2和c-Jun的激活被U0126显著抑制(图)2(一个)).此外,MMP-9,MMP-2,MCP-1,RANTES和烟碱诱导的上调显着如图降低2 (d).此外,定量RT-PCR显示U0126可抑制尼古丁诱导的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES mRNA的表达(图)2(我)2 (j)2 (k),2(1)).结果表明通过在RAW264.7细胞中激活ERK1 / 2 / c-Jun的途径MMP-9,MMP-2,MCP-1,RANTES和的烟碱诱导上调。

3.3.尼古丁增加MOVAS细胞c-Jun磷酸化

我们还探讨尼古丁是否曾在MOVAS细胞的ERK1 / 2,c-Jun的任何影响,和p65。Similarly, MOVAS cells were treated with 10 ng/ml nicotine for 0, 10, 20, 30, 60, and 120 min. As shown in Figure3(一个),nicotine-induced phosphorylation of c-Jun markedly increased at 10 min and 20 min and then gone down from 30 min to 120 min. In contrast, nicotine suppressed ERK1/2 phosphorylation and had no effect on the activation of p65. Then, MOVAS cells were exposed to nicotine at various concentrations (0, 1, 10, and 100 ng/ml) for 30 min. The phosphorylation of c-Jun was significantly elevated at all three concentrations, whereas ERK1/2 phosphorylation was inhibited (Figure3 (e)).P65的活化不受不同浓度的尼古丁的影响。这些数据显示,C-6月可能是涉及在Movas细胞中尼古丁诱导的生物学作用的重要转录因素。与Raw264.7细胞不一致,用尼古丁处理的Movas细胞在ERK1 / 2和C-Jun之间表现出相反的趋势。值得一提的是,Cho等人。表明U0126对TNF没有影响α.- 在vsmcs中引起C-Jun的激活[21.].因此,我们推测尼古丁在不同的细胞类型中诱发不同的信号转导途径发挥生物学作用。

3.4。PNU-282987抑制了尼古丁刺激的ERK1 / 2和C-Jun和Ump-9,MMP-2,MCP-1的上调和Raw264.7细胞的rantes

胆碱能抗炎通路由传出迷走神经、神经递质乙酰胆碱和神经递质组成α.7-nachr [17.].近日,在心血管疾病的潜在作用,迷走神经刺激已经出现[18.].确定…的效果α.7-nAChR对尼古丁刺激的MMPs和炎症细胞因子的表达,在刺激细胞存在的情况下α.7-nAChR的选择性激动剂。在第一个实验中,RAW 264.7细胞暴露于10μ.m PNU-282987持续0、15、30、60、90和120分钟。Western blot分析显示,PNU-282987显著抑制ERK1/2和c-Jun的磷酸化(图)4(一)).然而,P65磷酸化的下降趋势无统计学意义。然后,用PNU-282987以各种浓度(0,1,11,100和100的预处理Raw264.7细胞μ.m) for 30 min prior to 10 ng/ml nicotine exposure for 30 min or 3 h. As shown in Figure4 (e),ERK1 / 2和c-Jun的烟碱诱导的活化,通过PNU-282987在10和100的浓度废除μ.在相同浓度下,PNU-282987抑制尼古丁刺激的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的上调(图)5(一个)).此外,定量RT-PCR显示,PNU-282987还能减弱尼古丁诱导的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES mRNA的表达(图)5(f)5(g)5(h),5(i)).这些结果表明α.7-nAChR激动剂通过调节RAW264.7细胞的ERK1/2/c-Jun信号,抑制尼古丁诱导的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的上调。

3.5。PNU-282987减毒尼古丁诱导的C-JUM和MMP-9,MMP-2,MCP-1的表达和MOVAS细胞中的rantes

在第二个实验中,MOVAS细胞用10μ.m PNU-282987持续0、15、30、60、90和120分钟。Western印迹分析表明,ERK1 / 2和c-Jun磷酸化在不同时间点显着降低,而P65的磷酸化没有改变(图6(a)).然后用不同浓度(0、1、10、100)的PNU-282987预处理MOVAS细胞μ.10 ng/ml尼古丁治疗30分钟或3小时。如图所示6(e),尼古丁诱导的C-Jun活化通过PNU-282987在10和100的浓度下衰减μ.m。用PNU-282987预处理的MOVAS细胞进一步增强了尼古丁的ERK磷酸化的抑制。此外,PNU-282987抑制了MMP-9,MMP-2,MCP-1的尼古丁刺激的排泄和来自MOVAS细胞的RANTES(图7(a)).定量RT-PCR显示,PNU-282987也降低了尼古丁诱导的MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的mRNA表达,如图所示7(f)7(g)7(h),图7(I).这些结果表明α.7-nAChR激动剂通过c-Jun抑制烟碱诱导的MOVAS细胞中MMP-9、MMP-2、MCP-1和RANTES的表达。

4。讨论

在本研究中,我们首次证明了α.7-nAChR抑制尼古丁诱导的炎症细胞因子和MMP的上调。MCP-1和RANTES作为CC趋化因子家族的代表,也被证实参与了AAA的发展[722.]并认为发挥比其他趋化因子更大的作用[23.].MCP-1通过直接机制或通过激活巨噬细胞促进巨噬细胞浸润,增加SMCs中MMP-9的表达,并诱导AAA内SMCs凋亡[22.24.25.].RANTES与MCP-1类似,作用于多种免疫细胞,在慢性和急性炎症中发挥重要作用[26.].MMP-9和MMP-2,其降解细胞外基质,协同工作以形成AAA,并且两个MMP-9和MMP-2基因敲除小鼠对动脉瘤发展抗性[27.].炎症和细胞外基质降解在AAA形成中起关键作用。因此,通过激活,可能会抑制MCP-1,Rantes,MMP-9和MMP-2α.7-nAChR导致尼古丁诱导的AAA发展的衰减。

相关的分子机制α.抑制尼古丁诱导的AAA形成的7-NACHR激动剂可以是ERK1 / 2和AP-1-(C-JUN-)在巨噬细胞和SMC中的信号通路。ERK1 / 2属于哺乳动物激活蛋白激酶(MAPK)家族,其在各种细胞反应中起着至关重要的作用,包括细胞增殖,分化和存活[28.29.].转录因子AP-1家族包括多个君(c-Jun的,的JunB,和JUND)和Fos蛋白(c-fos,FOSB,Fral和FRA2)成员[30.].AP-1已被发现参与多种生理和病理细胞过程,包括增殖、炎症、分化、生长、凋亡、细胞迁移和转化[30.31.].本研究表明,尼古丁通过激活RAW264.7细胞中的ERK1/2/AP-1 (c-Jun)信号通路以及MOVAS细胞中的AP-1 (c-Jun),提高了MCP-1、RANTES、MMP-9和MMP-2的表达。这些结果表明AP-1 (c-Jun)可能在尼古丁诱导的AAA形成中发挥重要作用,这一结果被人类AAA中AP-1 (c-Jun)显著升高的报道进一步证实[32.].的刺激α.7-nAChR可显著抑制尼古丁诱导的RAW264.7和MOVAS细胞中ERK1/2和AP-1 (c-Jun)的激活,进而抑制尼古丁诱导的MCP-1、RANTES、MMP-9和MMP-2的上调。有趣的是,尼古丁在RAW264.7和MOVAS细胞中可能通过不同的信号通路激活c-Jun。我们之前的研究表明,在MOVAS细胞中,尼古丁激活和PNU-282987抑制JNK信号通路,这可能是c-Jun的另一个上游通路[33.].这种信号传导途径的阐明将揭示,其可以提供一个AAA新的治疗策略新的分子靶标。它需要提及的是尼古丁不能唤起NF-κB激活κ..B p65在本研究中。虽然众所周知,NF-κ..B调节多种炎症细胞因子的表达,可能在尼古丁诱导的MCP-1和RANTES分泌过程中作用不大。

NACHR是由17个亚基组成的配体门控离子通道受体系列α.1-α.10,β1-β4,γ.δ.,ε.34.].除了中央和外周神经系统之外,NACHR还已在血管组织和免疫细胞中鉴定出[34.35.].不同的亚基组合导致了功能上不同的nAChR亚型,具有不同的配体亲和力、阳离子渗透性和信号转导[36.37.].nAChR参与尼古丁诱导的炎症细胞因子表达和MMP和AAA的发展仍不清楚。然而,越来越多的证据指向了保护作用α.7-nAChR在炎症性心血管疾病中的作用Cheng等人证明了这一点α.7-NACHR激活减少了TNF的表达α.及白介素-6及减轻的病毒性心肌炎[38.].PNU-282987治疗可抑制adp诱导的人血小板聚集和造血功能α.7-nAChR缺乏增加了腹膜白细胞的数量和腹膜白细胞(TNF)表达的炎症介质α.和CRP)和脾脏(TNFα.)[39.,两者都被认为是动脉粥样硬化病变发展的重要危险因素[40].的刺激α.AR-R1779通过抗炎作用和血压和脂质水平降低,AR-R1779通过AR-R1779通过Angimial效果和降低减少抗炎效应和降低血压和脂质水平的脂蛋白E缺乏小鼠的血管生殖术。41.].

与尼古丁激活多种nachr亚型不同,PNU-282987是一种选择性激动剂α.7-nachr。因此,我们推断出尼古丁和PNU-282987的不同效果可能由差分NACHR亚型介导。根据假设,最近的穆拉和麦克马洪研究表明,PNU-282987未能替代男性C57BL / 6J小鼠的尼古丁歧视刺激[42.].另一项研究表明,尼古丁诱导的肾上腺的儿茶酚胺释放被调节α.3.β4nAChR,但不是α.7乙酰胆(43.].

5.结论

总之,α.7-nAChR激动剂通过调节RAW264.7细胞中的ERK1/2/AP-1信号通路和MOVAS细胞中的AP-1,抑制尼古丁诱导的炎症因子和MMP上调。α.7-nAChR激动剂有望成为一种新的AAA治疗策略,但需要更多的实验和临床研究来进一步了解nachr的功能和信号转导,并提供合理的治疗策略。

利益冲突

作者没有与这项研究相关的具体资金,也没有需要披露的利益冲突。

致谢

基金资助:国家自然科学基金;不。81370415也没有。81670399)。

参考

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