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肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)可通过介导多种病理生理反应参与中枢神经系统(central nervous system,CNS)疾病的发生发展,其中微血管内皮细胞(microvascular endothelial cells,MVECs)是TNF-α作用的主要靶细胞之一。由于脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells,BMVECs)间形成的紧密连接是构成血脑屏障的结构基础,对于维持脑组织内环境的相对稳定具有重要作用,因此,研究TNF-α对BMVECs功能的影响,不仅有利于阐明TNF-α在脑部疾病中的作用机制,而且有利于开发针对性的预防和治疗措施。
目的利用原代分离培养的人脑微血管内皮细胞(human brain microvascularendothelial cells,HBMVECs),检测TNF-α对HBMVECs分泌细胞因子、表达粘附分子和产生基质金属蛋白酶的影响,并检测TNF-α对HBMVECs凝血和纤溶活性的影响,以分析TNF-α在中枢神经系统疾病中的作用机制。
方法:从人脑组织分离、纯化和培养微血管内皮细胞。通过细胞免疫荧光染色检测经典的内皮细胞表面标志vWF(von Willebrand Factor)、CD31的表达,并在荧光显微镜下观察其对低密度脂蛋白的摄取。通过流式细胞术检测vWF阳性细胞比例判断内皮细胞的细胞纯度。扫描电子显微镜和透射电子显微镜检查细胞间的紧密连接。应用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测TNF-α刺激前后HBMVECs表达细胞间黏附分子-1(intercellular adhesionmolecule-1,ICAM-1)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)水平;应用明胶酶谱法检测细胞产生的基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)活性。观察TNF-α和内毒素(lippolysaccharide,LPS)刺激前后HBMVECs凝血纤溶活性变化:一期凝固法检测促凝血活性(procoagulant activity,PCA)活性;ELISA、实时荧光定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,Real-time PCR)检测细胞组织因子(tissue factor,TF)、血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)、组织型纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator,t-PA)、纤溶酶原激活物抑制物(plasminogen activator-inhibitor-1,PAI-1)的水平。
结果:分离、纯化的人脑微血管内皮细胞呈现单层生长和接触抑制的生长特性,表达内皮细胞典型的标志分子vWF、CD31,并摄取乙酰化低密度脂蛋白(acetylated low density lipoprotein,Dil-Ac-LDL)。流式细胞术分析vWF阳性细胞比例显示细胞纯度在95%以上。扫描电镜显示细胞间无间隙,透射电镜检查证实细胞间存在高电子密度的紧密连接。这种结构是脑微血管内皮细胞特有的形态特征。TNF-α对HBMVECs的功能有明显影响:ELISA结果显示,TNF-α剂量依赖性地上调HBMVECs表面黏附分子ICAM-1的表达,增加细胞因子IL-6的释放;明胶酶谱分析发现TNF-α刺激后HBMVECs产生的MMP-2明显增加。ELISA和Real-time PCR结果显示,LPS和TNF-α促进HBMVECs的凝血活性,上调PCA和TF的产生,抑制抗凝血活性,下调TM的表达;并明显促进纤溶活性因子t-PA和PAI-1的表达。通过比较PCA/TM和PAI-1/t-PA的比值发现,TNF-α对HBMVECs凝血活性的影响明显强于LPS。
结论: TNF-α可能通过影响HBMVECs的功能,导致脑微血管功能障碍,从而在多种中枢神经系统疾病中发挥病理作用。