王澤慧,邊云飛,肖傳實
血管平滑肌細胞(VSMC)的異常增殖是高血壓血管重構(gòu)以及血管增殖性疾病,如動脈粥樣硬化、經(jīng)皮腔冠狀動脈介入治療術(shù)(PCI)后再狹窄、血管移植術(shù)后新生內(nèi)膜增生等發(fā)生發(fā)展的主要病理基礎(chǔ)。
microRNA可以調(diào)節(jié)多種基因的表達。近年來發(fā)現(xiàn)miR-145是正常動脈中含量最豐富的miRNA,且主要聚集在VSMC[1]。miR-145在原代培養(yǎng)的VSMC中含量最豐富而在去分化的VSMC中的表達是下調(diào)的[2]。本實驗室前期已經(jīng)成功構(gòu)建了大鼠miR-145重組慢病毒載體并在去分化型VSMC中過表達,但是miR-145是否能抑制去分化型VSMC增殖及其機制仍不清楚。故本實驗以體外培養(yǎng)的大鼠原代VSMC為模型,應(yīng)用PDGF-BB作為外界刺激因子誘導VSMC增殖,同時用構(gòu)建好的大鼠miR-145重組慢病毒載體浸染目的細胞,CCK-8法檢測細胞增殖情況,并在分子水平探討miR-145是否通過抑制PDGF激活MAPK途徑從而抑制VSMC增殖,從而為其抑制VSMC增殖的作用機制提供新的思路及實驗依據(jù)。
1.1 材料 山西醫(yī)科大學實驗動物中心提供健康SD大鼠,體重110g~130g;DMEM細胞培養(yǎng)基、胎牛血清購自Hyclone公司;PDGF-BB購自美國PEPROTECH公司;CCK-8試劑購自碧云天公司;TRIzol、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、RT-PCR試劑盒均購自日本TaKaRa公司;引物設(shè)計與合成由上海吉瑪公司完成;蛋白提取試劑盒購自北京普利萊公司;PVDF膜購自北京索萊寶公司;磷酸化ERK1/2和總ERK1/2抗體購自北京博奧森公司;磷酸化JNK和總JNK抗體、磷酸化p38MAPK和總p38MAPK抗體均購自美國Cell signaling technology公司;羊抗兔二抗購自Santa公司;marker購自富酶泰斯生物技術(shù)(深圳)有限公司;Ecl-plus發(fā)光試劑盒購自武漢博士德公司;其他試劑均系進口或國產(chǎn)分析純。
1.2 方法
1.2.1 大鼠原代VSMC培養(yǎng) 采用組織塊貼壁法培養(yǎng)VSMC,傳代后對VSMC進行抗αSM-actin免疫細胞化學染色鑒定。選擇3~8代進行實驗。
1.2.2 實驗分組 將細胞分為4組??瞻讓φ战M:培養(yǎng)的大鼠原代VSMC不做任何處理。PDGF-BB組:大鼠原代VSMC中加 入 終 濃 度 為 10g/mLPDGF-BB。PDGF-BB+ miR-145組:細胞轉(zhuǎn)染miR-1 4 5慢病毒載體7 2h后加入終濃度為1 0 g/mLDGF-BB。miR-NC組:細胞轉(zhuǎn)染陰性慢病毒載體。
1.2.3 CCK-8法測細胞增殖 收集對數(shù)期細胞種96孔板,每孔加入100μL細胞,邊緣孔用無菌PBS填充,加入各組中的藥物及慢病毒,每孔100μL,每組設(shè)5個復(fù)孔。5%CO2,37℃孵育48h。每孔加入10μLCCK-8溶液繼續(xù)培養(yǎng)1h~4h。酶標儀在450nm波長處測每孔的光密度值。
1.2.4 細胞RNA提取和RT-PCR反應(yīng) 使用Trizol試劑盒提取細胞總RNA,逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)得到對應(yīng)細胞的cDNA模板,采用SYBR Green法進行Real-time PCR檢測,反應(yīng)體系為20 μL,包含上下游引物、DNA 模板、Taq DNA polymerase和ddH2O。定量反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性30s,95℃變性5s,60℃退火31s,進行40個循環(huán)。各組PCR均重復(fù)3次。使用凝膠成像系統(tǒng)分析結(jié)果。mRNA的相對表達量用2-△△Ct方法來表示,其中△Ct=Ct目標mRNA-CtGAPDH,△△Ct=△Ct處理-△Ct對照。
1.2.5 Western印跡方法檢測 ERK1/2 和 p-ERK1/2等的表達 用Bradford法測蛋白濃度。5%SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜(PVDF膜),依次加入兔抗鼠ERK1/2和p-ERK1/2抗體(1∶2 00)、兔抗鼠JNK和p-JNK抗體(1∶2 000)、兔抗鼠p38MAPK和p-p38MAPK(1∶2 000)浸泡濾膜,4℃過夜,洗滌后加入堿磷酶標記的羊抗兔IgG(1∶3 000),洗膜后ECL化學發(fā)光試劑檢測。定量分析采用分子生物學圖像分析系統(tǒng)。
1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS13.0軟件,用均數(shù)±標準差(±s)表示,采用單因素方差分析,多重比較采用LSD法。
2.1 miR-145對PDGF誘導VSMC增殖的影響 CCK-8結(jié)果顯示,與空白對照組比較,miR-NC組OD值無統(tǒng)計學意義;PDGF組OD值明顯升高(P<0.05),PDGF可促進VSMC增殖。與PDGF-BB組比較,PDGF-BB+miR-145組OD值明顯下降(P<0.05),提示miR-145可抑制PDGF誘導的VSMC增殖。詳見表1。
表1 miR-145對VSMC增殖影響的CCK-8結(jié)果(±s)
表1 miR-145對VSMC增殖影響的CCK-8結(jié)果(±s)
組別 CCK-8(OD)空白組0.855±0.062 miR-NC組 0.777±0.058 PDGF-BB+miR-145組 0.545±0.0351)PDGF-BB組 1.374±0.0861)2)與空白組比較,1)P<0.05;與PDGF-BB+miR-145組相比,2)P<0.05
2.2 miR-145對VSMC相關(guān)基因的影響 RT-PCR結(jié)果顯示:與空白對照組比較,miR-NC組PCNA、c-Jun及SM22amRNA的表達無統(tǒng)計學意義,PDGF組PCNA、c-Jun mRNA的表達分別上調(diào)1.37倍和2.68倍(P<0.05),而SM22amRNA的表達下調(diào)80%(P<0.05)。提示PDGF可促進 VSMC增殖抑制VSMC分化;與 PDGF-BB組比較,PDGF-BB+miR-145組 PCNA、c-Jun mRNA 的表達分別下調(diào)66.4%和77.2%(P<0.05),而SM22amRNA 的表達上調(diào)4.4倍(P<0.05)。提示miR-145可抑制PDGF誘導的VSMC增殖而促進VSMC分化。
2.3 miR-145對PDGF誘導的p-ERK/ERK 蛋白表達的影響
Western-blot結(jié)果顯示:PDGF-BB(10ng/mL)誘導 VSMC后,p-ERK水平明顯上調(diào),與對照組相比有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。轉(zhuǎn)染 miR-145干預(yù)72h后再加入 PDGF-BB刺激,p-ERK水平明顯下調(diào),與PDGF組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)??召|(zhì)粒組與對照組相比無統(tǒng)計學意義。詳見圖1。
圖1 miR-145對PDGF誘導的p-ERK/ERK蛋白表達的影響
2.4 miR-145對PDGF誘導的p-JNK/JNK蛋白表達的影響Western-blot結(jié)果顯示:PDGF-BB(10ng/mL)誘導 VSMC后,p-JNK水平明顯上調(diào),與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。轉(zhuǎn)染 miR-145干預(yù)72h后再加入PDGF-BB刺激,p-JNK 水平明顯下調(diào),與PDGF組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)??召|(zhì)粒組與對照組相比無統(tǒng)計學意義。詳見圖2。
圖2 miR-145對PDGF誘導的p-JNK/JNK蛋白表達的影響
2.5 miR-145對 PDGF 誘導的 p-p38MAPK/p38MAPK 蛋白 表 達 的 影 響 Western-blot結(jié) 果 顯 示 :PDGF-BB(1 0 ng/mL)誘導VSMC后,p-p38MAPK水平明顯上調(diào),與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。轉(zhuǎn)染miR-145干預(yù)72h后再加入PDGF-BB刺激,p-p38MAPK水平明顯下調(diào),與PDGF組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)??召|(zhì)粒組與對照組相比無統(tǒng)計學意義。詳見圖3。
圖3 miR-145對PDGF誘導的p-p38MAPK/p38MAPK蛋白表達的影響
VSMC由分化表型向去分化表型轉(zhuǎn)化是VSMC增殖與遷移的關(guān)鍵性起始步驟,這是許多血管增生性疾病如:動脈粥樣硬化、高血壓和經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(PCI)術(shù)后再狹窄等疾病共同的細胞病理基礎(chǔ)之一。microRNA是近些年來研究的熱點之一,而miR-145受到關(guān)注是由于它在許多癌癥中的表達下調(diào),能夠抑制癌細胞增殖,是一種新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因[3,4]。然而,miR-145能否抑制VSMC的增殖仍不清楚。miR-145是VSMC一個重要的表性標記物和表型調(diào)節(jié)劑,能夠抑制新生內(nèi)膜的形成[1]。但是抑制新生內(nèi)膜形成的具體機制尚未闡明。因此,進一步研究miR-145抑制VSMC增殖的機制是本次研究的重點。
細胞增殖是一系列基因有序調(diào)控的結(jié)果,在許多病理情況下,外界環(huán)境造成某些生長因子(如PDGF)增多,通過刺激信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)某些基因表達增多,使VSMC的增殖失控,引起一系列病理改變[5]。MAPK是刺激脊柱類動物細胞增殖、分化的信號在細胞內(nèi)傳遞的交匯點或共同通路[6,7]。PDGF能夠吸引血管中層平滑肌向內(nèi)膜下遷移,使VSMC從收縮型變?yōu)楹铣尚?,合成型(即去分化型)VSMC有很強的增殖能力及更高的MAPK水平[8]。PDGF通過受體酪氨酸酶途徑激活靜止期VSMC的 MAPK[9],MAPK 激活轉(zhuǎn)錄因子,增加 VSMC的DNA合成,促進細胞增殖[10]。miR-145能否通過抑制去分化型VSMC中的MAPK信號通路,進而抑制VSMC的增殖尚不清楚。本實驗測CCK-8比較PDGF組和轉(zhuǎn)染miR-145慢病毒載體再給PDGF組的VSMC增殖情況;RT-PCR說明miR-145抑制增殖的機制與VSMC相關(guān)基因的表達有關(guān);同時做western blot說明miR-145抑制PDGF誘導的VSMC增殖的機制與其抑制MAPK通路中的p-ERK/ERK、p-JNK/JNK、p-p38MAPK/p38MAPK蛋白的表達有關(guān)。
[1]Cheng Y,Liu X,Yang J,et al.MicroRNA-145,a novel smooth muscle cell phenotypic marker and modulator,controls vascular neointimal lesion formation[J].Circ Res,2009,105(2):158-166.
[2]Zhang Chunxiang.microRNA-145in vascular smooth muscle cell biology a new therapeutic target for vascular disease[J].Cell Cycle,2009,8(21):3469-3473.
[3]Liu X,Sempere LF,Galimberti F,et al.Uncovering growth suppressive microRNAs in lung cancer[J].Clin Cancer Res,2009,15:1177-1183.
[4]Cho WC,Chow AS,Au JS.Restoration of tumour suppressor hsamiR-145inhibits cancer cell growth in lung adenocarcinoma patients with epidermal growth factor receptor mutation[J].Eur J Cancer,2009,45:2197-2206.
[5]秦旭平,廖端芳,李元建.血管平滑肌細胞增殖及其調(diào)控[J].中國動脈硬化雜志,2001,9(5):450-454.
[6]王智昊,吳揚,王英凱.血管平滑肌細胞的增殖因素及機制[J].吉林大學學報(醫(yī)學版),2011,5(37):561-566.
[7]Berk BC,Corson MA.AngiotensinⅡsignal transduction in vascular smooth muscle[J].Circ Res,1997,80:607.
[8]Li X.Vascular smooth muscle cells grown on Matrigel.A model of the contractile phenotype with decreased activation of mitogen-activated protein kinase[J].J Biol Chem,1994,269:19653-19658.
[9]Langan,EM.Regulation of MAP kinase activity by growth stimuli in vascular smooth muscle[J].J Surg Res,57,215-220.
[10]尹小龍,呂俊升.絲裂原激活蛋白激酶與血管平滑肌細胞增殖的信號轉(zhuǎn)導[J].國外醫(yī)學:生理、病理科學與臨床分冊,1997,17(2):113-115.