李 蕾 陳黎明 趙傳艷 崔連群 (山東大學附屬省立醫(yī)院心內科,山東 濟南 250012)
血管內皮生長因子 (VEGF)是目前發(fā)現(xiàn)的最重要的血管形成促進劑之一。已有報道用于缺血性心臟病的治療〔1~3〕。刺激VEGF分泌的主要因素有缺血、缺氧、炎癥因子等,最主要的因素之一是缺血、缺氧〔4〕。VEGF與基質金屬蛋白酶(MMPS)之間可能有相互促進作用。含iv型血小板結合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶 (ADAMTS)與MMPS同屬于金屬蛋白酶家族,其中ADAMTS4、ADAMTS5均能降解蛋白聚蛋白多糖。目前尚無VEGF對體外培養(yǎng)內皮細胞MMPs及ADAMTS4、ADAMTS5表達的報道。本實驗模擬冠心病缺血缺氧狀態(tài)下VEGF分泌增加,且與缺血缺氧嚴重程度分泌相一致,觀察VEGF對內皮細胞MMP-9及ADAMTS4、ADAMTS5表達及活性的影響,探討VEGF和MMP-9、ADAMTS-5、ADAMTS4的作用及其與動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定之間的可能關系。
1.1 試劑 人臍靜脈血管內皮細胞(HUVEC),rhVEGF165(PEPROTECH公司),RPMI-1640培養(yǎng)基、血清、胰酶(Hyclone公司),RNAiso Plus(TaKaRa),RT-PCR 試劑盒(TaKaRa),SYBR GreenI RT-PCR試劑盒(TaKaRa),BCA蛋白濃度測定試劑盒(碧云天),RIPA 裂解液(強)(碧云天),PMSF(碧云天),4倍蛋白上樣緩沖液(Solarbio),PVDF 膜,ADAMTS4、ADAMTS5、MMP-9單克隆抗體(R&D SYSTEM),GAPDH一抗(杭州賢至科技),抗鼠辣根過氧化物酶標記二抗 (北京中杉),BeyoECL Plus化學發(fā)光試劑盒(碧云天)。
1.2 儀器 美國Specltramax酶標儀,倒置顯微鏡,DM4000B光學顯微鏡,QwinV3圖像分析軟件(德國Leica公司),日本Image Reader LAS-4000凝膠成像儀,Multi gaugeV3.2圖像分析軟件,美國Bio-Rad PCR儀,Light Cycler 480Ⅱ PCR儀。
1.3 血管內皮細胞培養(yǎng) 將HUVEC細胞懸浮于完全培養(yǎng)基(10%胎牛血清,90%1640培養(yǎng)基,青鏈霉素終濃度100 U/ml)恒溫溫箱37℃孵育培養(yǎng)3 d,傳代后,待細胞進入生長力旺盛、狀態(tài)良好的對數生長期,換用0.5%胎牛血清(BSA)的培養(yǎng)基同時加入 rhVEGF165,使其終濃度為0,10,20,50 ng/ml,恒溫孵育培養(yǎng)24 h,分別提取總RNA及細胞總蛋白。
1.4 Real Time-PCR 上述細胞每107個內皮細胞用1 ml RNAiso Plus抽提細胞總RNA,并用分光光度計測量其濃度,用A260/A280值在1.8~2.0確定其純度,取500 ng總RNA作為模板,照逆轉錄試劑盒說明書合成第一鏈cDNA,取稀釋3倍后的 cDNA 5 μl為模板,加入 ADAMTS4、ADAMTS5、MMP-9、β-ac-tin上下游引物各1 μl及10 μl SYBR Green熒光定量PCR體系,95℃ 5 s;95℃ 5 s,60℃ 20 s,72℃ 1 min,45 個循環(huán);并進行溶解曲線測試。應用Light Cycler 480Ⅱ 系統(tǒng)擴增,結果采用2-ΔΔct分 析。ADAMTS-5,上 游 5'-TCGTAGGTCTGTCCTGGGAGTTC-3',下 游 5'-AATGCACTTCAGCCACCATCA-3';ADAMTS-4上游5'-GACACGCTGGGTATGGCTGA-3',下游5'-ACTGATGCATGGCTTGGAGTTG-3';MMP-9上游5'-AATCTCACCGACAGGCAGCT-3',下游 5'-CCAAACTGGATGACGATGTC-3';β-actin上游5'-TGGCACCCAGCACAATGA A-3',下游5'-CTA AGTCAT AGT CCG CCT AGA-AGCA-3'。
1.5 Western印跡 提取上述細胞總蛋白,測濃度后蛋白變性,取蛋白50 μg加入4倍蛋白上樣緩沖液總體積約10 μl上樣,以5%濃縮膠、10%分離膠進行SDS-PAGE凝膠電泳,70 V,30 min,預電泳,30 V,60 min,一階段電泳,100 V,70 min 二階段電泳,至溴酚藍遷移至凝膠底部后,100 V,90 min轉移至PVDF膜,10%牛奶封閉1 h,加入 AMAMTS5(1∶250)一抗、ADAMTS4(1∶200)一抗、MMP9(1∶200)、β-Actin(1∶800)一抗 4℃搖床上孵育過夜,PBST洗膜 10 min×3,加 HRP標記羊抗鼠 IgG(1∶10 000),室溫搖床上孵育 1 h,PBST 洗膜 10 min ×3,Image Reader LAS 4 000顯影儀上進行發(fā)光顯影,并進行分析,測定各蛋白平均光密度值,并求得各蛋白帶與β-actin比值。
1.6 統(tǒng)計學方法 統(tǒng)計軟件采用SPSS17.0,數據用±s表示,不同組間比較采用one way-ANOVA分析。
2.1 ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9蛋白表達變化 不同處理組間,隨著 rhVEGF165 刺激濃度 0,10,20,50 ng/ml的提高,ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9蛋白表達逐步升高(P <0.05)。見圖1。
圖1 ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9蛋白表達水平
2.2 ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9在轉錄水平表達變化 不同處理組間,隨著 rhVEGF165 刺激濃度0,10,20,50 ng/ml的提高,ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9蛋白表達有增強趨勢(P<0.05)。見圖2。
圖2 各濃度rhVEGF-65刺激后ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9 轉錄水平
研究發(fā)現(xiàn)在動脈粥樣硬化斑塊肩部及脂質核心處,MMP-9活性增高,其通過降解纖維帽中的膠原和基質,使纖維帽逐漸變薄,斑塊易損性增加〔5〕。ADAMTS4、ADAMTS5結構及蛋白水解作用類似于 MMPs〔6~9〕,最近有研究證實 ADAMTS4在外周血抗原水平隨著冠心病嚴重程度逐漸加重,且與冠狀動脈復雜病變的數量存在正相關,活性可被TIMP3阻斷,同時表明ADAMTS4通過降解蛋白多糖verican/aggrecan導致斑塊不穩(wěn)定,并闡明了ADAMTS-4在急性冠脈綜合征中的診斷價值及其誘導斑塊不穩(wěn)定的機制〔10〕。
VEGF除了能高效的促進內皮細胞的分裂和增殖,抑制多種因素導致的內皮細胞凋亡,使內皮細胞快速修復,并能間接抑制血管平滑肌的增殖遷移〔11〕。本實驗首次證實了 VEGF可以促進血管內皮細胞 MMP-9、ADAMTS4、ADAMTS5 mRNA表達及蛋白合成,促進其活性增強。其機制可能為:①隨著粥樣硬化進展,內皮細胞功能受損,機體缺血缺氧而產生的VEGF,通過多種復雜機制誘導產生蛋白酶,如纖溶酶、纖溶酶原激活物、MMPs、ADAMTS等,使基質蛋白被酶水解,導致斑塊易損性增強;②導致動脈粥樣斑塊不穩(wěn)定并加速其進展的另一主要機制是斑塊內出血,VEGF刺激引起小的、易損血管在進展期斑塊內形成,導致斑塊內出血,引起急性癥狀。上述三種蛋白酶作用均可被TIMP3抑制,提示利用TIMP-3生物活性劑阻斷ADAMTS5、ADAMTS4、MMP-9有望成為治療動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定的一條新途徑。
1 Krzysztof K,Lidia C,Maciej D,et al.Intramyocardial plasmid-encoding human vascular growth factor A165/basic fibroblast growth factor therapy using percutaneous transcatheter approach in patients with refractory coronary artery disease(VIF-CAD)〔J〕.Am Heart J,2011;161(6):581-9.
2 Hedman M,Hartikainen J,Syvanne M,et al.Safety and feasibility of catheter-based local intracoronary vascular endothelial growth factor gene transfer in the prevention of postangioplasty and instent restenosis and in the treatment of chronic myocardial ischemia.PhaseⅡresults of the Kuopio angiogenesis trial(KAT)〔J〕.Circulation,2003;107(13):2677-83.
3 Vandervelde S,van Luyn MJ,Rozenbaum MH,et al.Stem cell-relatedcardial gene expression early after murine myocardial infarction〔J〕.Cardiovasc Res,2007;73(4):783-93.
4 Ladoux A,F(xiàn)relin C.Hypoxia is a strong inducer of vascular endothelial growth factor mRNA expression in the heart〔J〕.Biophys Res Commun,1993;195(2):1005-10.
5 Moreau M,Brocheriou I,Petit L,et al.Interleukin-8 mediates downregulation of tissue inhibitor of metalloproteinase-1 expression in cholesterolloaded human macrophages:relevance to stability of atherosclerotic plaque〔J〕.Circulation,1999;99(5):420-6.
6 Michaela D,Hideaki N,John S,et al.Roughley,MMPs are less efficient than ADAMTS5 in cleaving aggrecan core protein〔J〕.Matrix Biology,2011;30(3):145-53.
7 Glasson SS,Askew R,Sheppard B,et al.Deletion of activeADAMTS5 prevents cartilage degradation in a murine model of osteoarthritis〔J〕.Nature,2005;434(8):644-8.
8 Stanton H,Rogerson,F(xiàn)M,East CJ,et al.ADANTS5 is the major aggrecanase in mouse cartilage in vivo and in vitro〔J〕.2005;434(9):648-52.
9 Gendron C,Kashiwagi M,Lim NH,et al.Proteolytic activities of human ADAMTS-5:comparative studies with ADAMTS-4〔J〕.J Biol Chem,2007;282(16):18294-306.
10 Zha YP,Chen Y,Xu FY,et al.ADAMTS4 level in Patients with stable coronary artery disease and acute coronary syndromes〔J〕.Biomed Pharmacotherapy,2010;64(3):160-4.
11 Watanable Y,Dvorak HF.VEGF inhibies anchorage disruption-induced apoposis in microvessel endothelial cell by inducing scaffold formation〔J〕.Exp Cell Res,1997;233(2):340.