[摘 要] 目的:探討叉頭框轉錄因子O1(FOXO1) 基因對腹主動脈瘤 (AAA) 血管平滑肌細胞自噬和凋亡的影響,闡明其可能的作用機制。方法:收集19例AAA患者動脈瘤組織(AAA組)及鄰近正常主動脈組織(對照組),采用實時熒光定量PCR (RT-qPCR) 法檢測2 組研究對象動脈瘤組織中FOXO1 mRNA 表達水平, 透射電鏡觀察2 組研究對象動脈瘤組織中自噬溶酶體形成情況;Western blotting 法檢測2 組研究對象動脈瘤組織中FOXO1 及自噬相關蛋白卷曲螺旋肌球蛋白樣B 細胞淋巴瘤2 (Bcl-2) 結合蛋白(Beclin1)、微管相關蛋白1 輕鏈3 α (LC3) 和P62 蛋白表達水平。體外培養(yǎng)人主動脈血管平滑肌細胞(hVSMCs),并采用FOXO1 siRNA (si-FOXO1) 及其陰性對照(si-NC)慢病毒感染hVSMCs,10 μmol·L-1血管緊張素Ⅱ (Ang Ⅱ) 聯(lián)合自噬激活劑雷帕霉素(Rap) 進行干預,將細胞分為空白對照組、Ang Ⅱ組、Ang Ⅱ+si-NC 組、Ang Ⅱ+si-FOXO1 組、Ang Ⅱ+si-NC+Rap 組和Ang Ⅱ+si-FOXO1+Rap 組。CCK-8 法檢測各組細胞增殖活性,流式細胞術檢測各組細胞凋亡水平,ELISA 法檢測各組細胞上清中基質金屬蛋白酶2 (MMP-2) 和基質金屬蛋白酶9 (MMP-9)水平, RT-qPCR 法檢測各組細胞中FOXO1 mRNA 表達水平, Western blotting 法檢測各組細胞中FOXO1、Bcl-2、Bcl-2 相關X 蛋白(Bax)、剪切型含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3 (Cleavedcaspase-3)、Beclin1、LC3 和 P62 蛋白表達水平。結果:與對照組比較,AAA 組動脈瘤組織中FOXO1 mRNA 表達水平升高(Plt;0. 05),自噬溶酶體數(shù)量增多(Plt;0. 05),Beclin1 蛋白表達水平和LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ 比值升高(Plt;0. 05), P62 蛋白表達水平降低(Plt;0. 05)。與空白對照組比較,Ang Ⅱ 組hVSMCs 增殖活性降低(Plt;0. 05), 細胞凋亡率升高(Plt;0. 05), 細胞上清中MMP-2 和MMP-9 水平升高(Plt;0. 05), 細胞中Bax、Cleaved caspase-3 和Beclin1 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值升高(Plt;0. 05),Bcl-2 和P62 蛋白表達水平降低(Plt;0. 05);與Ang Ⅱ+si-NC 組比較,Ang Ⅱ+si-FOXO1 組hVSMCs 增殖活性升高(Plt;0. 05),細胞凋亡率降低(Plt;0. 05),細胞上清中MMP-2 和MMP-9 水平降低(Plt;0. 05), 細胞中Bax、Cleaved-caspase-3 和Beclin1 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ 比值降低(Plt;0. 05), Bcl-2 和P62 蛋白表達水平升高(Plt;0. 05)。與Ang Ⅱ+si-FOXO1 組比較,Ang Ⅱ+si-FOXO1+Rap 組細胞凋亡率升高(Plt;0. 05),細胞上清中MMP-2 和MMP-9 水平升高(Plt;0. 05),細胞中Beclin1 蛋白表達水平和LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值降低(Plt;0. 05),P62蛋白表達水平升高 (Plt;0. 05)。結論:FOXO1基因沉默可能通過降低自噬水平來提高Ang Ⅱ暴露下hVSMCs 增殖活性,并抑制其凋亡,從而參與AAA 的發(fā)病。
[關鍵詞] 腹主動脈瘤; 人血管平滑肌細胞; 叉頭框轉錄因子O1; 自噬; 細胞凋亡
[中圖分類號] R732. 2 [文獻標志碼] A
腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA) 是常見的慢性主動脈退行性疾病, 具有高發(fā)病率和高病死率, 是導致65 歲以上老年人死亡的一個主要原因[1-2]。隨著我國人口老齡化嚴重以及整體壽命延長,AAA 發(fā)病率逐年升高,且瘤體一旦發(fā)生破裂其死亡率高達90%, 嚴重危害中老年人生命健康[3]。目前尚無明確有效藥物防治AAA, 故臨床廣泛采用外科手術和血管修復治療AAA,但仍存在瘤體破裂導致患者死亡的風險[4]。因此,闡明AAA 的潛在分子機制十分迫切。血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs) 是血管壁的重要組成部分,其增殖抑制、凋亡促進和細胞外基質(extracellular matrix,ECM) 降解是促進AAA 發(fā)生發(fā)展的關鍵因素[5]。叉頭框轉錄因子O1 (forkhead box transcriptionfactor O1, FOXO1) 是人體內(nèi)重要的轉錄調控因子, 屬于叉頭框轉錄因子 (forkhead boxtranscription factor,F(xiàn)OX) 家族的重要成員,參與調節(jié)機體葡萄糖代謝、脂質代謝、氧化應激、凋亡、自噬和內(nèi)質網(wǎng)應激等多種生物學過程[6]。劉嬌等[7] 研究結果顯示: 小檗堿可通過沉默信息調節(jié)因子1 (silent information regulator 1, SIRT1) /FOXO1 通路介導的凋亡與自噬抑制卵巢顆粒細胞。WANG 等[8] 研究結果顯示: FOXO1 在氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL) 處理的VSMCs 中表達下調,其過表達可逆轉ox-LDL 對VSMCs 增殖的促進作用。WAN等[9] 研究顯示: FOXO1 與AAA 密切相關, 且對AAA 有潛在的診斷價值,但具體作用機制尚不明確。因此,本研究通過檢測AAA 組織及鄰近正常主動脈組織中FOXO1 表達水平,并采用血管緊張素Ⅱ (angiotensin Ⅱ , Ang Ⅱ) 誘導VSMCs 建立體外腹主動脈瘤細胞模型, 探討FOXO1 基因沉默對Ang Ⅱ 暴露下VSMCs 增殖和凋亡的影響及其作用機制,以期為AAA 的治療和藥物開發(fā)提供新的靶點。
1 資料與方法
1. 1 一般資料
選取 2020年 4月—2022年 5月在本院經(jīng)手術切除的19 例AAA 患者的腹主動脈組織(AAA 組) 及鄰近正常主動脈組織(對照組,距離腫瘤邊緣2~3 cm),其中男性14 例,女性5 例,年齡(67. 1±4. 6) 歲。本研究獲得本院倫理委員會批準,倫理批號:201901005,術前均告知患者并簽署知情同意書。
1. 2 細胞、主要試劑和儀器
人主動脈血管平滑肌細胞(human vascular smooth muscle cells,hVSMCs) 及配套專用培養(yǎng)基購自武漢普諾賽生命科技有限公司。胰蛋白酶購自美國Gibco 公司,Ang Ⅱ 和雷帕霉素(rapamycin, Rap) 購自美國MCE 公司, si-FOXO1 (靶序列: 5′-CAATTCGTCATAATCTGTCCCTACA-3′) 及其陰性對照si-NC (靶序列: 5′-CAATGCTACTAAGTCCCTTCTTACA-3′) 慢病毒購自上海吉瑪制藥技術有限公司,含DPAI 抗熒光淬滅封片液、CCK-8 細胞增殖與細胞毒性檢測試劑盒、Annexin Ⅴ-FITC/PI細胞凋亡檢測試劑盒和BCA 蛋白定量試劑盒購自上海碧云天生物技術有限公司, 基質金屬蛋白酶(matrix metallo-protein,MMP)-2 和MMP-9 ELISA試劑盒購自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司,反轉錄試劑盒和實時熒光定量PCR (real-timequantitative fluorescence PCR, RT-qPCR) 試劑盒購自日本TaKaRa 公司; FOXO1 抗體、α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA) 抗體、B 細胞淋巴瘤2 (B-cell lymphoma-2,Bcl-2) 抗體、Bcl-2 相關X 蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)抗體、剪切型含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Cleaved-cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Cleaved-caspase-3) 抗體、卷曲螺旋肌球蛋白樣Bcl-2 結合蛋白(coiled-coil myosin-like Bcl-2interacting protein, Beclin-1) 抗體、微管相關蛋白1 輕鏈3α (microtubule-associated proteins lightchain 3α,LC3)、死骨片1 (sequestosome 1,P62)和GAPDH 抗體購自美國Affinity 公司, FITC-HRP 標記的山羊抗兔二抗購自武漢三鷹生物技術有限公司。超凈工作臺(型號:SW-CJ-2D) 購自蘇州凈化設備有限公司,熒光定量PCR 儀(型號:LEIA-X4) 購自山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司,酶標分析儀(型號: AMR-100) 購自杭州奧盛儀器有限公司, 流式細胞儀(型號: NovoCyte 2040R)購自美國ACEA 公司, 倒置熒光顯微鏡(型號:XD-202) 購自南京江南永新光學有限公司, 透射電子顯微鏡(型號: HITACHI HT7800) 購自日本日立公司。
1. 3 細胞培養(yǎng)
采 用 配 套 專 用 培 養(yǎng) 基 培 養(yǎng)hVSMCs,置于37 ℃、5% CO2 培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待細胞生長密度達90% 時, 使用胰蛋白酶進行消化傳代處理。hVSMCs 專用培養(yǎng)基成分: Ham’s F-12K+0. 05 g·L-1 維生素C+0. 01 g·L-1 胰島素+ 0. 01 g·L- 1 轉鐵蛋白+10 μ g·L - 1 亞硒酸鈉+ 0. 03 g·L-1 內(nèi)皮細胞生長補充劑ECGs+10% 胎牛血清+10 mmol·L-1 4- (2-羥乙基) 哌嗪-1-乙磺酸[4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonicacid,HEPES] 緩沖液+10 mmol·L-1 N-三(羥甲基) 甲基-2- 氨基乙烷磺酸[N-tris(hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfonicacid, TES] 緩沖液+1% 雙抗。hVSMCs 無血清培養(yǎng)12 h 后,添加含10 μmol·L-1 Ang Ⅱ的培養(yǎng)液置于培養(yǎng)箱孵育48 h 建立體外AAA 細胞模型[10],用于后續(xù)實驗。
1. 4 免疫熒光法鑒定 hVSMCs
取對數(shù)生長期hVSMCs, 以每孔1×105 個細胞密度接種至24 孔細胞培養(yǎng)板中, 過夜, 取出培養(yǎng)板去除培養(yǎng)基,PBS 緩沖液清洗1 次, 4% 多聚甲醛室溫固定10 min,PBS緩沖液清洗3次,加入0. 2% Triton X-100室溫通透10 min, PBS 緩沖液清洗3 次, 加入5%牛血清白蛋白室溫封閉1 h,加入一抗α-SMA 抗體(1∶ 200), 4 ℃ 孵育過夜, PBS 緩沖液清洗3 次,加入FITC 標記的山羊抗兔二抗(1∶ 200), 室溫孵育1 h, PBS 緩沖液清洗3 次, 加入DAPI 緩沖液,室溫孵育10 min。采用熒光顯微鏡觀察細胞熒光染色情況,α-SMA 陽性表達為hVSMCs。
1. 5 細 胞 轉 染 及 分 組 處 理
取 對 數(shù) 生 長 期hVSMCs,以每孔5×105 個細胞的密度接種至6 孔細胞培養(yǎng)板中培養(yǎng)過夜。次日,更換新鮮完全培養(yǎng)基, 以病毒感染復數(shù)(multiplicity of infection,MOI) 為200 加入si-FOXO1 及其陰性對照si-NC慢病毒, 18 h 后更換新鮮完全培養(yǎng)基, 72 h 后采用RT-qPCR 法和Western blotting 法檢測感染效率, 收集細胞進行后續(xù)實驗。采用CCK-8 法、流式細胞術和Western blotting 法檢測hVSMCs 增殖、凋亡及自噬,實驗分組:空白對照組、Ang Ⅱ組、Ang Ⅱ + si-NC 組和Ang Ⅱ +si-FOXO1 組,10 μmol·L-1 Ang Ⅱ 干預各組細胞48 h。采用流式細胞術檢測hVSMCs 凋亡, 實驗分組: Ang Ⅱ+si-NC 組、Ang Ⅱ +si-FOXO1 組、Ang Ⅱ +si-NC+Rap 組和Ang Ⅱ +si-FOXO1+Rap 組,10 μmol·L-1 Ang Ⅱ和100 μg·L- 1 Rap 干預各組細胞48 h[11]。
1. 6 CCK-8法檢測各組細胞存活率
取病毒感染后的對數(shù)生長期hVSMCs,以每孔2×103個細胞的密度接種至96 孔細胞培養(yǎng)板中培養(yǎng)過夜, 處理細胞48 h,另設調零孔(只加培養(yǎng)基),提前2 h 取出培養(yǎng)板, 每孔加入10 μL CCK-8 溶液, 置于37 ℃培養(yǎng)箱中避光孵育2 h,采用酶標儀檢測450 nm 處吸光度(A) 值。細胞存活率= (實驗組A 值-調零組A 值) / (對照組A 值-調零組A 值) ×100%。
1. 7 流式細胞術檢測各組細胞凋亡率
取病毒感染后的對數(shù)生長期hVSMCs,以每孔5×105個細胞密度接種至6 孔細胞培養(yǎng)板中培養(yǎng)過夜,處理細胞48 h。收集各組細胞,PBS 緩沖液清洗1 次,加入200 μL PBS 緩沖液重懸細胞, 加入5 μL AnnexinV-FITC 染液, 輕吹混勻, 加入5 μL PI 染液, 輕吹混勻,4 ℃避光20 min,上機檢測。
1. 8 ELISA法檢測各組hVSMCs培養(yǎng)上清中基質金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)和基質金屬蛋白酶 9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)水平
取病毒感染后的對數(shù)生長期hVSMCs,以每孔5×105 個細胞的密度接種至6 孔細胞培養(yǎng)板中培養(yǎng)過夜,處理細胞48 h。收集各組細胞上清,4 ℃、1 000 g 離心20 min,取上清嚴格按照ELISA 試劑盒說明書步驟進行實驗操作, 酶標儀在450 nm 處檢測各組樣本A 值,繪制標準曲線, 并根據(jù)標準曲線計算各組樣本中MMP-2 和MMP-9 水平。
1. 9 RT-qPCR 法檢測動脈瘤組織及各組細胞中FOXO1 mRNA 表達水平
收集 AAA 組織和鄰近正常主動脈組織及處理后的各組細胞, 采用TRIzol 法提取組織(勻漿儀充分研磨) 和細胞中總RNA, 并采用紫外分光光度計檢測RNA 的濃度。 采用 RT-qPCR 試劑盒將RNA 反轉錄為cDNA, 之后進行RT-qPCR 反應, 反應條件:94 ℃ 預變性5 min,94 ℃變性30 s,60 ℃退火25 s,70 ℃延伸30 s,共40 個循環(huán)。以GAPDH 為內(nèi)參,F(xiàn)OXO1 上游引物: 5′-AGGGTTAGTGAGCAGGTTACAC-3′, FOXO1 下游引物: 5′-TGCTGCCAAGTCTGACGAAA-3′; GAPDH 上游引物:5′-AATGGGCAGCCGTTAGGAAA-3′, GAPDH下游引物: 5′-GCCCAATACGACCAAATCAGAG-3′。采用2-△△Ct 法計算各組細胞中FOXO1mRNA 表達水平。
1. 10 Western blotting 法檢測動脈瘤組織和各組細 胞 中 FOXO1、Bcl-2、Bax、Cleaved caspase-3、Beclin1、LC-3及 P62蛋白表達水平
收集 AAA 組織及鄰近正常主動脈組織以及處理后的各組細胞,加入裂解液冰上提取組織(勻漿儀充分研磨) 和細胞中總蛋白,使用BCA 蛋白定量試劑盒檢測蛋白濃度。每組樣本取30 μg 蛋白上樣,行電泳、轉膜、封閉處理, 加入FOXO1 抗體(1∶ 1 000)、Bcl-2抗體(1∶1 000)、Bax 抗體(1∶1 000)、Cleavedcaspase-3 抗體( 1 ∶ 1 000)、Beclin1 抗體(1∶1 000)、LC-3 抗體(1 ∶ 1 000)、P62 抗體(1∶1 000) 和GAPDH 抗體(1∶ 5 000), 4 ℃ 孵育過夜,TBST 清洗3 次,加入HRP 標記的山羊抗兔二抗(1∶2 000) 室溫孵育2 h,TBST 清洗3 次,滴加ECL 顯影液, 采用凝膠成像儀曝光采集圖像;采用Image J 軟件分析條帶灰度值, 以GAPDH 為內(nèi)參,計算目的蛋白表達水平。目的蛋白表達水平=目的蛋白條帶灰度值/GAPDH 蛋白條帶灰度值。
1. 11 透射電鏡觀察動脈瘤組織超微形態(tài)表現(xiàn)
將AAA 組織及鄰近正常主動脈組織修切體積為1 mm3, 固定在2. 5% 戊二醛中1 h, 然后使用1%四氧化鋨進行處理, 脫水并包埋至Durcupan 水溶性包埋樹脂中,將樣品切成厚度為60 nm 薄片,安裝于銅格柵上, 用醋酸雙氧鈾和檸檬酸鉛雙重染色,通過電子顯微鏡觀察樣品形態(tài)結構。
1. 12 統(tǒng)計學分析
采用SPSS 22. 0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析。AAA 組織中FOXO1 mRNA 和蛋白表達水平,各組細胞存活率和凋亡率,細胞上清中MMP-2 和MMP-9 水平,細胞中FOXO1 mRNA 表達水平及FOXO1、Bcl-2、Cleaved-caspase-3、Beclin1、LC-3 和P62 蛋白表達水平均符合正態(tài)分布,以x±s 表示,多組間樣本均數(shù)比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t 檢驗。以Plt;0. 05 為差異有統(tǒng)計學意義。
2 結 果
2. 1 動脈瘤組織中FOXO1 mRNA表達水平、動脈瘤組織超微形態(tài)表現(xiàn)及動脈組織中FOXO1和自噬相關蛋白表達水平
RT-qPCR 法檢測結果顯示:與對照組(0. 94±0. 25) 比較, AAA 組患者動脈瘤組織中FOXO1 mRNA 表達水平(3. 79±1. 09)升高(Plt;0. 05),見圖1。透射電子顯微鏡檢測結果顯示:與對照組比較,AAA 組患者動脈瘤組織中自噬溶酶體形成數(shù)量增多, 見圖2。Westernblotting 法檢測結果顯示:與對照組比較,AAA 組患者動脈瘤組織中FOXO1 和Beclin1 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值升高(Plt;0. 05),P62 蛋白表達水平降低(Plt;0. 05),見圖3。
2. 2 hVSMCs鑒定及感染效率驗證
免疫熒光法檢測結果顯示: α-SMA 呈陽性表達, 提示細胞鑒定為hVSMCs, 見圖4。RT-qPCR 法和Westernblotting 法檢測結果顯示: 與空白對照組比較,si-NC 組hVSMCs 細胞中FOXO1 mRNA 和蛋白表達水平差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0. 05);與si-NC 組比較, si-FOXO1 組細胞中FOXO1 mRNA 和蛋白表達水平明顯降低(Plt;0. 05),見圖5 和6。
2. 3 各組hVSMCs存活率和細胞凋亡率
CCK-8法檢測結果顯示: 與空白對照組(100. 00%±2. 12%) 比較, Ang Ⅱ 組 hVSMCs 增殖率(55. 12%±6. 28%) 降低(Plt;0. 05);與Ang Ⅱ組比 較, Ang Ⅱ +si-NC 組 hVSMCs 增 殖 率(57. 24%±5. 36%) 差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0. 05); 與Ang Ⅱ +si-NC 組比較, Ang Ⅱ +si-FOXO1 組hVSMCs 增殖率(90. 03%±3. 21%)升高(Plt;0. 05)。流式細胞術檢測結果顯示: 與空白對照組比較, Ang Ⅱ 組hVSMCs 凋亡率升高(Plt;0. 05); 與Ang Ⅱ 組比較, Ang Ⅱ +si-NC 組hVSMCs 凋亡率差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0. 05);與Ang Ⅱ +si-NC 組比較, Ang Ⅱ +si-FOXO1 組hVSMCs 凋亡率降低(Plt;0. 05)。見圖7 和8。
2. 4 各組 hVSMCs培養(yǎng)上清中 MMP-2和 MMP-9水平
ELISA 法檢測結果顯示:與空白對照組比較, Ang Ⅱ 組hVSMCs 上清中MMP-2 和MMP-9水平升高(Plt;0. 05);與Ang Ⅱ組比較,Ang Ⅱ+si-NC 組hVSMCs 上清中MMP-2 和MMP-9 水平差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0. 05);與Ang Ⅱ+si-NC 組比較,Ang Ⅱ+si-FOXO1組hVSMCs上清中MMP-2和MMP-9 水平降低(Plt;0. 05)。見表1。
2. 5 各組hVSMCs中Bcl-2、Bax、Cleaved caspase-3、Beclin1、LC-3 和 P62蛋白表達水平
Westernblotting 法檢測結果顯示: 與空白對照組比較,Ang Ⅱ組hVSMCs 中Bcl-2 和P62 蛋白表達水平降低 (Plt;0. 05), 而 Bax、 Cleaved caspase-3 和Beclin1 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ 比值升高(Plt;0. 05);與 Ang Ⅱ 組比較,Ang Ⅱ+si-NC 組hVSMCs 中Bcl-2、Bax、Cleaved caspase-3、Beclin1 和P62 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值差異無統(tǒng)計學意義(Pgt;0. 05); 與Ang Ⅱ+si-NC 組比較, Ang Ⅱ +si-FOXO1 組hVSMCs 中Bcl-2 和P62 蛋白表達水平升高(Plt;0. 05), 而Bax、Cleaved caspase-3 和Beclin1 蛋白表達水平及LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值降低(Plt;0. 05)。見圖9。
2. 6 誘導自噬后各組hVSMCs中Beclin1、LC-3和P62 蛋白表達水平
Western blotting 法檢測結果顯示:與 Ang Ⅱ + si-NC 組 比 較, Ang Ⅱ + si-FOXO1 組hVSMCs 中Beclin1 蛋白表達水平和LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值降低(Plt;0. 05), P62 蛋白表達水平升高(Plt;0. 05), Ang Ⅱ +si-NC+Rap 組hVSMCs 中Beclin1 蛋白表達水平和LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ比值升高(Plt;0. 05),P62 蛋白表達水平降低(Plt;0. 05); 與Ang Ⅱ +si-FOXO1 組比較,Ang Ⅱ +si-FOXO1+Rap 組hVSMCs 中Beclin1蛋白表達水平和LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ 比值降低(Plt;0. 05), P62 蛋白表達水平升高(Plt;0. 05)。見圖10。
2. 7 誘導自噬后各組hVSMCs凋亡率
流式細胞術檢測結果顯示:與Ang Ⅱ+si-NC 組比較,AngⅡ +si-FOXO1 組hVSMCs 凋亡率降低(Plt;0. 05),Ang Ⅱ+si-NC+Rap 組hVSMCs 凋亡率升高(Plt;0. 05); 與Ang Ⅱ +si-FOXO1 組比較,Ang Ⅱ +si-FOXO1+Rap 組hVSMCs 凋亡率升高(Plt;0. 05)。見圖11 和12。
2. 8 誘導自噬后各組hVSMCs培養(yǎng)上清中MMP-2和 MMP-9 水平
ELISA 法 檢 測 結 果 顯 示:與Ang Ⅱ +si-NC 組比較, Ang Ⅱ +si-FOXO1 組hVSMCs 上清中MMP-2 和MMP-9 水平降低(Plt;0. 05), Ang Ⅱ +si-NC+Rap 組hVSMCs 上清中MMP-2 和MMP-9 水平升高(Plt;0. 05); 與Ang Ⅱ+si-FOXO1 組比較,Ang Ⅱ+si-FOXO1+Rap 組hVSMCs 上清中MMP-2 和MMP-9 水平升高(Plt;0. 05)。見表2。
3 討 論
Ang Ⅱ是一種血管收縮劑,是腎素/血管緊張素系統(tǒng)的主要生物活性肽,是目前化學誘導AAA最常用的造模方式。體內(nèi)輸注Ang Ⅱ可模擬AAA的炎癥發(fā)生過程,能夠促進腎上腺主動脈擴張、動脈粥樣硬化、巨噬細胞蓄積以及血栓形成。此外,體外應用Ang Ⅱ刺激VSMCs 可誘導細胞自噬,抑制細胞增殖并促進細胞凋亡和ECM 降解,可以用于模擬AAA 平滑肌細胞(smooth muscle cells,SMC) 損傷[12-13]。AAA 是一種進行性主動脈擴張性疾病,其發(fā)病率占所有動脈瘤的第1 位,其主要病理特征為ECM 降解和血管壁中層收縮型SMC 減少[14]。VSMCs 作為主動脈血管壁的主要細胞成分之一,對維持主動脈結構和功能起著重要作用,其凋亡與AAA 發(fā)生發(fā)展密切相關。
近年來研究[15-16] 發(fā)現(xiàn): FOXO1 與Bcl-2 相互作用介導細胞死亡, 可促進Bax/Bcl-2 比值升高,從而發(fā)揮促進細胞凋亡的作用。ZHANG 等[17] 研究發(fā)現(xiàn): 沉默F(xiàn)OXO1 可抑制非小細胞肺癌A549細胞增殖、遷移和侵襲, 并促進細胞凋亡。FOXO1 和Cleaved caspase-3 表達下調與肺動脈平滑肌細胞(pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs) 的過度增殖和細胞凋亡抵抗關系密切,上調兩者表達可通過抑制細胞周期進程和促進細胞凋亡來抑制PASMCs 增殖, 從而減輕實驗性肺動脈高壓[18]。 因此, FOXO1 可能成為靶向治療AAA 的潛在靶點。本研究結果顯示:與對照組比較,AAA 組患者動脈瘤組織中FOXO1 高表達,推測FOXO1 異常高表達可能促進AAA 發(fā)展, 明確其作用機制有利于為AAA 的治療提供新的方向。
自噬是廣泛存在于真核細胞內(nèi)的一種溶酶體依賴性降解途徑, 也是細胞維持生存的一種重要機制。自噬是一種不同于凋亡的新的程序性死亡方式,一方面適度自噬激活可清除受損的細胞器和異常蛋白,防止蛋白聚集,從而對細胞起保護作用;另一方面過度自噬可誘導細胞自噬性死亡,并與凋亡信號存在交互作用。研究[19-20] 表明: 自噬在AAA 的形成過程中起著關鍵作用。杜亞豪等[21] 研究發(fā)現(xiàn):AAA 血管平滑肌細胞中自噬和凋亡水平均升高。SALMON 等[22] 研究發(fā)現(xiàn):AAA 形成過程中會激活主動脈瘤VSMCs 中的自噬相關基因。GUO 等[23] 研究顯示:自噬相關蛋白在AAA 患者中表達水平升高,自噬基因Atg7 在Ang Ⅱ處理的VSMCs 中表達水平升高,其過表達可抑制VSMCs增殖并誘導細胞凋亡和自噬。本研究結果顯示:與對照組比較,AAA 組患者動脈瘤組織中FOXO1 表達和自噬水平升高。體外細胞實驗檢測結果顯示:Ang Ⅱ處理可抑制VSMCs 增殖,誘導細胞凋亡和自噬, 并上調MMP-2 和MMP-9 水平, 促進ECM降解, 提示Ang Ⅱ 干預可促進AAA 發(fā)展。但FOXO1 是否通過調控自噬參與VSMCs 凋亡進程尚未得到證實。本研究發(fā)現(xiàn)沉默F(xiàn)OXO1 表達可促進Ang Ⅱ處理的VSMCs 增殖,抑制細胞凋亡、自噬和ECM 降解,提示FOXO1 可能是調控AAA 發(fā)展的關鍵基因。進一步研究結果發(fā)現(xiàn):自噬激動劑Rap 處理后,可逆轉FOXO1 基因沉默對Ang Ⅱ處理的hVSMCs 凋亡抑制作用。由此推斷,F(xiàn)OXO1可能通過促進自噬誘導AAA 血管平滑肌細胞凋亡,其可能為AAA 的效應靶點之一。
綜上所述,F(xiàn)OXO1 在AAA 組織高表達,沉默F(xiàn)OXO1 基因可能通過降低自噬水平來提高Ang Ⅱ暴露下hVSMCs 增殖活性, 并抑制其凋亡, 從而參與AAA 的發(fā)病。本研究為AAA 的防治和藥物開發(fā)提供了一種潛在的有效靶點,但仍存在一些不足:實驗僅從細胞層面探討了FOXO1 通過調控自噬參與VSMCs 細胞增殖凋亡過程,本課題組后續(xù)將從動物層面入手,深入探討體內(nèi)FOXO1 與AAA的關系。
利益沖突聲明:所有作者聲明不存在利益沖突。
作者貢獻聲明:王琳茹和胡文賢負責論文的整體設計,張晶負責論文的撰寫,趙冬嬋和王晉軍負責論文的統(tǒng)計學分析。
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[基金項目] 國家自然科學基金項目(82172095);山東省科技廳自然科學基金項目(ZR2022ME083);山東省衛(wèi)健委中醫(yī)藥科技發(fā)展計劃項目(2019-WJZD045);山東省衛(wèi)健委醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展項目(202104130109)