阿托伐他汀抑制NF-kB活化机制的实验研究

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动脉粥样硬化(arteriosclerosis,AS)是冠心病、中风等多种严重威胁人类健康疾病的共同病理基础,已经成为我国主要的死亡原因。因此,对AS的防治一直是研究的重点和热点。AS的形成是多因素共同作用的结果,但其确切机制至今尚无定论。在目前试图阐明AS确切机制的各种学说中免疫反应学说日益受到重视。该学说认为AS是动脉对长期低强度炎症刺激产生复杂免疫应答反应的结果。炎症在AS过程中贯穿始终,在初始病变期、发展期及AS斑块破裂等急性病变中均起着重要作用:其病理生理过程为:促进粘附分子和趋化因子表达,进而导致白细胞等炎症细胞粘附血管内皮细胞并进入动脉壁内,刺激巨噬细胞、血管内皮细胞和血管平滑肌细胞释放成纤维介质,包括各种肽类生长因子,促进平滑肌细胞增殖及细胞外基质合成,从而促进粥样硬化病变的进展。此外,循证医学证明:在AS各阶段均存在炎症反应,且循环血液中一些炎症标志物在斑块不稳定时水平升高明显,并与疾病预后密切相关。核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)是调控转录多种炎性因子的中心环节和共同通路。已证实活化的NF-κB存在于人类AS斑块上,在非AS血管上几乎没有。在动脉粥样斑块中纤维变性增厚的内膜和中膜,以及粥样瘤的部位均有NF-κB的活化,涉及的细胞类型包括内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞。而在无粥样斑块的血管部位则未见或仅见轻微的NF-κB的活化。研究发现,NF-κB的激活是血管平滑肌细胞向内膜下迁移、表型转化和增殖的必经和始动环节。如何干预NF-κB的活化,减少炎症反应对血管内皮细胞的损伤从而阻断以下的一系列病理变化一直是研究的热点和发展方向。他汀类药物在抗AS和治疗冠心病方面的突出作用已为循证医学所证实。大量研究表明:他汀类药物具有调脂作用以外的抗AS作用,其中包括抗炎作用。并观察到其具有抑制NF-κB活性的作用,但其机制国内外尚无定论,也是我们研究的着眼点。研究证明,几乎所有NF-κB复合物均以相似的方式被调控:静息状态下,NF-κB复合物与抑制因子IκBα相结合,处于无活性状态。在不同的刺激因素作用下,不同的上游信号可导致IκBα蛋白磷酸化,进而被泛素连接酶复合物家族成员识别,使其泛素化,最终被26S蛋白酶体识别并降解,NF-κB被释放出来并向核内迁移,激活靶基因的转录。上述过程被称为NF-κB活化的共同通道或经典途径。在炎症因子诱导的经典NF-κB活化途径中,关键步骤是IκBα分子的磷酸化及降解。行使这一功能的蛋白激酶为IKK(IκB kinase)。直到现在,国内外对于上游信号活化IKK复合物的机制仍不十分清楚。由于促AS的各种因素几乎均能诱发NF-κB的活性增强,而脂溶性他汀类药物几乎能抑制各种因素诱发的NF-κB活性增强,因此我们推测脂溶性他汀类药物抑制NF-κB活性增强的作用位点可能位于上述共同过程中的一点或几点。并设计实验从以下三个方面进行检验:1、阿托伐他汀(Atorvastatin,ATOR)对NF-κB活性及IκBα磷酸化和表达的影响;2、阿托伐他汀对泛素系统中IκBα降解相关酶的影响;3、阿托伐他汀对NF-κB上游信号传导系统关键激酶和受体的影响。方法1、人血管内皮细胞株ECV304的培养及传代2、第一部分。实验分组为:空白组、LPS组、阿托伐他汀低、中、高浓度组,实验时各组加入无血清培养基,低浓度组加入阿托伐他汀钙终浓度0.1mM、中浓度组加入阿托伐他汀钙终浓度1.0mM、高浓度组加入阿托伐他汀钙终浓度10mM,分别孵育24h,之后除空白组外各组均加入脂多糖(终质量体积浓度10mg.L-1)、作用0.5h,收集细胞。采用免疫荧光法观察p65在细胞内分布的改变;RT-PCR检测p65mRNA、IκBαmRNA表达的变化;用Western blot检测p65、IκBα、p-IκBα蛋白表达的变化。3、第二部分。实验分组采用两种方法:第一种方法同前;第二种方法将细胞分为五组,实验时各组加入含终浓度0.1mM阿托伐他汀钙的无血清培养基,分别孵育Oh、1h、6h、12h、24h、之后各组均加入终质量浓度10mg.L-1的脂多糖,作用0.5h,收集细胞。RT-PCR法检测泛素酶E3RSIκB mRNA及UBC5 mRNA表达的变化;用Westem blot检测E3RSIκB及UBC5蛋白表达的变化。4、第三部分。实验分组同2,流式细胞法检测LPS受体TLR4表达的变化;用Westem blot检测PKCθ、p-IKKβ蛋白表达的变化。结果1、阿托伐他汀能抑制LPS刺激引发的NF-κB亚单位p65核移位,并且呈现剂量依赖性。2、阿托伐他汀能以剂量依赖的方式抑制LPS刺激引发的IκBα含量急剧下降;除阿托伐他汀高剂量组外,其余各组的IκBαmRNA含量的增加没有统计学意义。3、阿托伐他汀可以抑制LPS刺激引发的p-IκBα含量增高,同样呈现出剂量依赖性。4、阿托伐他汀能以时间依赖的方式抑制LPS刺激引发的E3RSIκB及UBC5mRNA和蛋白含量升高;不同剂量阿托伐他汀对LPS刺激引发的E3RSIκB及UBC5 mRNA和蛋白含量升高的抑制有统计学意义。5、阿托伐他汀能以剂量依赖的方式抑制LPS刺激引发的TLR4表达升高;LPS刺激及阿托伐他汀干预对PKCθ含量没有影响;阿托伐他汀能抑制LPS刺激引发的p-IKKβ蛋白含量增加并且呈现剂量依赖性。结论1、在LPS刺激情况下,阿托伐他汀是通过减少IκBα降解来抑制NF-κB活性增强的。2、阿托伐他汀是通过减少IκBα磷酸化和减少p-IκBα降解来抑制IκBα降解的。3、阿托伐他汀是通过减少泛素系统中关键酶E3RSIκB及UBC5的表达来抑制p-IκBα降解的。这种作用与阿托伐他汀作用的时间和剂量有关。4、在LPS刺激情况下,阿托伐他汀可以通过减少细胞膜上LPS受体TLR4的表达和抑制NF-κB上游信号传导系统中关键激酶IKKβ的磷酸化来减少IκBα的磷酸化。
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