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        血管緊張素Ⅱ對血管平滑肌細胞遷移的影響及分子機制

        2021-04-07 08:23:44范致星
        巴楚醫(yī)學 2021年1期
        關鍵詞:磷酸化硬化通路

        帥 維 張 偉 范致星

        (武漢大學 人民醫(yī)院 心血管內科, 湖北 武漢 430061)

        動脈粥樣硬化等阻塞性血管疾病的發(fā)生發(fā)展與血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)的遷移密切相關[1]?,F(xiàn)有研究表明,VSMCs的遷移水平受細胞內外多種生物學信號的調節(jié),其中炎癥通路的激活發(fā)揮了至關重要的作用[2]。血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)是腎素-血管緊張素系統(tǒng)中最重要的炎癥遞質,可以誘導動脈粥樣硬化斑塊中多種炎癥因子的表達[3,4]。Ang Ⅱ作為一種化學誘導物[5],可通過結合AngⅡ-1型受體(Ang Ⅱ-type 1 receptor,AT1R),激活細胞內的信號轉導通路(如MAPK、JNK、NF-κB),誘導免疫和炎癥反應,進而刺激VSMCs遷移[6]。但由于AT1R下游分子信號復雜,涉及多種調控通路,Ang Ⅱ促VSMCs遷移的具體分子機制仍未完全闡明。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(Akt)是參與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的重要信號通路,在調控VSMCs功能狀態(tài)中發(fā)揮重要作用[7]。PI3K/Akt通路同時受到了多種上游信號分子的調控,研究表明AT1R與PI3K/Akt通路亦有交互效應[8,9]。因此,本實驗將通過體外培養(yǎng)大鼠胸主動脈VSMCs,以探討AT1R依賴的PI3K/Akt通路激活是否參與了AngⅡ介導的VSMCs遷移。

        1 材料與方法

        1.1 主要試劑

        重組人Ang Ⅱ(Sigma公司);脂質體2000轉染試劑(Invitrogen公司);PI3K抑制劑(LY294002,Calbiochem公司);Akt抗體和磷酸化Akt抗體(Cell Signaling 公司);Control siRNA、AT1R siRNA、AT1R抗體、PI3K抗體和GAPDH 抗體(Santa Cruz公司)。

        1.2 VSMCs的培養(yǎng)、鑒定

        取雄性SD大鼠(約150 g)的胸主動脈,分離培養(yǎng)原代VSMCs。DMEM培養(yǎng)基中加入青霉素(100 U/mL)和鏈霉素(100 μg/mL),于37℃的5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),取3~5代VSMCs用于后續(xù)研究。根據(jù)細胞形態(tài)學及特異抗體SM-α-Actin對VSMCs進行鑒定。

        1.3 細胞活性測定

        采用不同濃度的Ang Ⅱ(0.1~1000 ng/mL)刺激VSMCs,然后用0.4%臺盼藍染液處理Ang Ⅱ刺激后的VSMCs,5 min后光鏡下觀察細胞染色情況。未染色細胞占總細胞數(shù)的比例即細胞活性,用于評估Ang Ⅱ對于VSMCs的細胞毒性。

        1.4 細胞遷移實驗

        Transwell小室的上室接種胰酶消化后的VSMCs(密度約5×104/孔);下室加入含0.1~1 000 ng/mL濃度梯度的Ang Ⅱ,37℃的5% CO2培養(yǎng)箱中孵育12 h。取出濾膜,甲醇固定并蘇木素染色,光鏡下觀察遷移到濾膜下室面的VSMCs并計數(shù)。

        1.5 實驗分組

        分為Control對照組、AT1R siRNA轉染組、Control siRNA轉染組和PI3K抑制劑(LY294002)干預組。運用Lipofectamine 2000將等量的AT1R siRNA或Control siRNA轉染至VSMCs,48 h后RT-PCR與Western blot檢測AT1R的表達情況。

        1.6 RT-PCR檢測AT1R基因的表達

        Trizol法抽提總RNA,并逆轉錄成cDNA。RT-PCR由ABI Prism7500完成,RT-PCR 反應條件為95℃ 10 s,60℃ 10 s,75℃ 20 s;共40個循環(huán),使用2-ΔΔCt方法進行結果分析。實驗中所用引物序列如下:

        AT1R:上游5′-AAGGGCTACCAGAGCGATCA-3′,下游5′-GGTATTGCCAGGTGCACAAA-3′;

        GAPDH:上游5′-GACAACTTTGGCTCGTGGA-3′,下游5′-ATGCAGGGGTTCTGG-3′。

        1.7 Western blot檢測相關蛋白的表達

        PBS洗滌細胞后,提取細胞蛋白,凝膠電泳后將蛋白轉移至硝酸纖維素膜。5%脫脂奶粉封閉后,加入AT1R、磷酸Akt(Ser-473)、Akt及GAPDH的一抗4℃孵育過夜,漂洗后加入辣根過氧化物酶標記的二抗進行孵育。采用ECL化學發(fā)光檢測試劑盒進行顯影,并采集圖像。

        1.8 PI3K的活性測定

        100 ng/mL的Ang Ⅱ處理AT1R siRNA和Control siRNA轉染后的VSMCs, 6 h后裂解VSMCs并測定PI3K活性[10]。在各組樣本(500 μg)中加入PI3K抗體4℃孵育過夜。將獲得的免疫復合物采用蛋白瓊脂糖小體處理2 h,離心后收集樣本。采用競爭性ELISA試劑盒檢測PI3K的活性。

        1.9 統(tǒng)計學分析

        采用SPSS 22.0軟件包進行數(shù)據(jù)分析,計量資料以均數(shù)±標準差表示。組間比較采用單因素方差分析,各組間的兩兩比較采用t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

        2 結果

        2.1 Ang Ⅱ對VSMCs遷移的影響

        顯微鏡下觀察到VSMCs呈典型的“峰谷”樣生長。SM-a-Actin免疫染色證實細胞純度大約為90%。細胞活性證實,0.1~1000 ng/mL的Ang Ⅱ未對VSMCs造成細胞毒性(見圖1A)。Ang Ⅱ可明顯促進VSMCs遷移(均P<0.05),且VSMCs遷移效應在Ang Ⅱ濃度為100 ng/mL時達到最大(見圖1B)。

        2.2 AT1R在Ang Ⅱ介導VSMCs遷移中的作用

        為探討AT1R在Ang Ⅱ介導VSMCs遷移中的作用,本實驗首先用AT1R siRNA轉染VSMCs 48 h,然后用Ang Ⅱ(100 ng/mL)刺激12 h。檢測發(fā)現(xiàn),AT1R siRNA組中的AT1R表達水平顯著下降(P<0.05,見圖2A),Ang Ⅱ誘導的VSMCs遷移也明顯受抑(見圖2B)。

        注:A:細胞活性實驗檢測0.1~1000 ng/mL的Ang Ⅱ對VSMCs的細胞毒性作用;B:Transwell小室法檢測0.1~1 000 ng/mL的Ang Ⅱ對VSMCs遷移的影響;與對照組相比,*P<0.05圖1 Ang Ⅱ對VSMCs遷移的影響

        注:A:Control siRNA和AT1R siRNA轉染VSMCs 48 h后,RT-PCR和Western blot檢測AT1R的mRNA及蛋白表達水平,與Control siRNA轉染組相比,*P<0.05;B:Control siRNA或AT1R siRNA轉染VSMCs后, 100 ng/mL Ang Ⅱ刺激12 h后所測得的VSMCs遷移活性。與Control組相比,*P<0.05;與AngⅡ+ Control siRNA轉染組相比,#P<0.05圖2 AT1R在AngⅡ介導VSMCs遷移中的作用

        2.3 PI3K/Akt信號通路在AngⅡ介導VSMCs遷移中的作用

        VSMCs經100 ng/mL的 AngⅡ處理后,PI3K活性和Akt(Ser-473)磷酸化水平均顯著增加(均P<0.05)。但Ang Ⅱ刺激AT1R siRNA預先處理的VSMCs,PI3K/Akt信號通路卻被明顯抑制(P<0.05,見圖3)。上述結果提示,Ang Ⅱ可能依賴AT1R激活PI3K/Akt信號通路而介導VSMCs遷移。

        2.4 PI3K在AngⅡ介導Akt 激活和VSMCs遷移中的作用

        上述結果已表明PI3K與VSMCs的遷移有關。為進一步驗證PI3K參與了AngⅡ介導的Akt激活和VSMCs遷移,我們用Ang Ⅱ刺激經PI3K抑制劑LY294002(10 μM)預處理后的VSMCs。結果表明,LY294002預處理能抑制Akt磷酸化活化(P<0.05,圖4A),同時能明顯拮抗VSMCs遷移(P<0.05,圖4B)。上述結果進一步證實,PI3K在AngⅡ介導的Akt活化和VSMCs遷移中發(fā)揮重要作用。

        注: A:PI3K的活性測定;B:總Akt及磷酸化Akt(Ser-473)的表達水平。與Control組相比,*P<0.05;與An gⅡ+ Control siRNA轉染組相比,#P<0.05圖3 AngⅡ通過AT1R激活PI3K/Akt途徑介導VSMCs遷移

        注:A:LY294002對Akt(Ser-473) 磷酸化水平的影響;B:LY294002對Ang Ⅱ介導VSMCs遷移的影響。與Control組相比,*P<0.05;與Ang Ⅱ組相比,#P<0.05圖4 LY294002抑制Ang Ⅱ介導的Akt磷酸化和VSMCs遷移

        3 討論

        動脈粥樣硬化等阻塞性血管疾病涉及多種細胞、多種因子的參與,其中VSMCs的遷移是該類疾病發(fā)生的病理基礎。VSMCs的病理性活化促進動脈粥樣硬化斑塊的進展和最終斑塊的破裂。研究發(fā)現(xiàn),動脈粥樣硬化等阻塞性血管疾病患者體內Ang Ⅱ的水平明顯升高,而Ang Ⅱ的上升,一方面能夠通過促進血管內皮細胞的損傷,增加內皮下膠原成分的暴露,促進粥樣斑塊的形成;另一方面,Ang Ⅱ還能通過激活其受體AT1R介導的炎癥反應來促進VSMCs的遷移,加速粥樣斑塊的形成[11,12]。

        既往研究表明,抑制目前已證實的炎癥相關信號通路并不能完全有效地抑制Ang Ⅱ介導的VSMCs遷移,提示有更多未闡明的分子通路參與了此過程[13]。因此,有必要更加深入探究Ang Ⅱ介導VSMCs遷移的分子機制。PI3K/Akt信號通路作為一種經典的信號通路參與了多種病理生理過程,在細胞遷移、增殖等過程中發(fā)揮了重要作用,已有研究證實其與動脈粥樣硬化疾病密切相關[10]。Akt作為PI3K下游信號分子,可被PI3K磷酸化,磷酸化的Akt又可介導VSMCs遷移[14],同樣有研究發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt也是AT1R下游信號通路[8,9]。鑒于已有研究,我們推測:Ang Ⅱ與AT1R結合后可通過激活PI3K/Akt介導VSMCs遷移。本研究結果表明,VSMCs在Ang Ⅱ處理后遷移能力顯著增加,而AT1R siRNA可顯著抑制該效應,這與已有的結果一致,證實AT1R參與了這一過程。與此同時,我們還發(fā)現(xiàn)AT1R siRNA處理后,VSMCs的PI3K活性和Akt磷酸化亦被明顯抑制。而且,LY294002抑制PI3K后,VSMCs遷移能力及Akt的磷酸化均可被抑制。因此,Ang Ⅱ可通過激活AT1R/PI3K/Akt信號通路介導VSMCs遷移。

        然而,從已有的結果中我們還可以發(fā)現(xiàn),Ang Ⅱ介導的VSMCs遷移并不會因沉默AT1R或是抑制PI3K的表達而完全被抑制。由此,我們推測Ang Ⅱ介導的VSMCs遷移機制復雜,可能有多種的受體及信號通路參與其中,需要進一步研究證實。

        綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)Ang Ⅱ介導的VSMCs遷移與AT1R/PI3K/Akt信號通路的激活密切相關。相關研究結果進一步揭示了Ang Ⅱ介導VSMCs 遷移的分子機制,也為阻塞性血管疾病的治療提供了新靶點和新思路。

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