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目的:筛选川芎挥发油中具有保护血管内皮细胞作用的有效成分,并探讨其有效成分藁本内酯(LIG)对血管内皮细胞保护作用的机制。方法:建立人脐静脉内皮细胞(HUVEC)糖氧剥夺-再灌注(OGD-R)损伤模型。采用MTT法筛选川芎挥发油中对HUVEC OGD-R损伤具有保护作用的有效成分;通过高内涵(HCS)、蛋白印迹(Western Blot)等手段,探讨LIG对OGD-R损伤HUVEC中PI3K-Akt信号通路的影响;复制斑马鱼血管新生障碍模型观察LIG对血管新生的影响。1.川芎挥发油保护血管内皮细胞有效成分筛选采用含有Na2S2O4的无糖培养基培养12h模拟糖氧剥夺状态,再正常培养4h模拟再灌注状态,建立HUVEC OGD-R损伤模型;分别给予不同浓度的川芎挥发油、LIG、丁基苯酞(BP)、洋川芎内酯A/I、欧当归内酯A、川芎嗪(TMP)、阿魏酸,预给药1 h,采用MTT法测定不同药物对模型细胞活力的影响。选择具有保护作用的LIG和BP,以20、40、60μM对HUVEC OGD-R损伤模型预给药,检测细胞内MDA、SOD及细胞培养液中LDH、ACP的含量。2.LIG保护血管内皮细胞的作用机制研究(1)LIG对OGD-R损伤HUVEC的保护作用和PI3K-Akt通路影响的研究。将培养好的细胞分为空白组、模型组和LIG低、中、高浓度药物干预组(20、40、60μM)。预给药及造模后,观察细胞形态、检测细胞培养液中NO含量与细胞中NOS活性;用HCS系统测定各组细胞内PI3K p85、PDPK1、HIF-1α、VEGF的表达,并进行细胞周期测定;采用western blot法检测细胞内Tubulin的表达。(2)抑制PI3K通路对LIG细胞保护作用的研究。参考前期分组,以含有10μM的LY294002和60μM的LIG细胞培养液预给药处理增设抑制剂组,其它实验组的设置与处理方法同前;OGD-R损伤后,用HCS系统测定各组细胞中p53的表达情况;用Western Blot法检测各组细胞中Akt/p-Akt、GSK 3β/p-GSK 3β、Bcl-2、Bax、Caspase-3/Cleaved Caspase-3的相对表达量,比较PI3K通路抑制状态下对LIG细胞保护作用的影响。(3)LIG对斑马鱼血管新生障碍影响的研究。选择24 hpf的Tg(kdrl:eGFP)品系斑马鱼卵,用血管内皮生长因子受体抑制剂(VRI)复制血管新生障碍模型,给予10-60μM的LIG作用21 h后,用荧光显微镜观察斑马鱼节间血管(ISVs)出芽情况并计算其出芽率;用RT-PCR法检测斑马鱼VEGF A、Kdr、Kdrl及Flt-1 mRNA的相对表达量。结果:1.川芎挥发油保护血管内皮细胞有效成分筛选结果。试验确定用浓度为8 mM的Na2S2O4建立HUVEC OGD-R损伤模型。MTT法检测结果显示,与模型组相比,川芎挥发油稀释至浓度0.031%、0.016%下可明显升高细胞活力(P<0.05),而在浓度0.125%、0.25%、0.5%时反而降低细胞活力(P<0.05),呈毒性表现。TMP、LIG、BP在30-60μM可明显升高细胞活力(P<0.05),且后两者呈较好的量效正相关;洋川芎内酯I在60μM、阿魏酸在40、60μM对OGD-R损伤的HUVEC细胞活力具有保护作用(P<0.05);欧当归内酯A在40、60μM则能使细胞活力下降(P<0.05);洋川芎内酯A在试验浓度范围内对模型细胞活力无明显影响。选择呈较好量效相关性的LIG和BP进一步观察其对细胞损伤的影响。结果显示:与模型组相比,20、40、60μM的LIG预给药可剂量相关性降低模型细胞内MDA含量和细胞培养液中LDH含量(P<0.05),40、60μM还可升高细胞内SOD的活性(P<0.05);20、40、60μM的BP预给药则可剂量相关性降低模型细胞内MDA含量(P<0.05),40、60μM可降低细胞培养液中LDH含量和升高细胞内SOD的活性(P<0.05);OGD-R损伤后的HUVEC细胞培养液中ACP含量呈上升趋势,LIG与BP预给药对细胞培养液中ACP含量变化无明显影响。2.LIG保护血管内皮细胞作用机制研究结果。(1)LIG对OGD-R损伤HUVEC的保护作用和PI3K-Akt通路的影响。与空白对照组比较,OGD-R损伤后的HUVEC培养液中NO含量和细胞内NOS活性均明显降低,细胞内PI3K p85、HIF-1α与VEGF表达增加、细胞分裂增加(P<0.05),PDPK1和Tubulin的表达有增加趋势。与模型组比较,LIG预给药20、40、60μM能明显提升损伤的HUVEC细胞培养液中NO含量(P<0.05),预给药20、40μM能使细胞内NOS活性升高(P<0.05),在20、40、60μM浓度下剂量相关性地促进细胞内PI3K p85、PDPK1和VEGF的表达、促进细胞分裂、提高HIF-1α与Tubulin在细胞内的表达(P<0.05)。(2)抑制PI3K通路对LIG细胞保护作用的影响。结果显示,与空白组比较,OGD-R损伤增加HUVEC细胞内Bax、Cleaved Caspase-3、p53的表达(P<0.05),降低Bcl-2的表达(P<0.05),但对Akt/p-Akt、GSK3β/p-GSK3β的表达无明显影响。与模型组比较,LIG预给药20、40、60μM组可促进细胞内p-Akt、p-GSK3β、Bcl-2的表达(P<0.05),降低Bax、Cleaved Caspase-3、p53的表达(P<0.05),对Akt和GSK3β表达无明显影响。与LIG预给药60μM组比较,联用抑制剂组细胞内Bax、Cleaved Caspase-3与p53的表达提升(P<0.05),p-Akt、p-GSK3β和Bcl-2的表达降低(P<0.05),Akt和GSK3β表达在两组间无明显差异。(3)LIG对斑马鱼血管新生障碍的影响。实验确定以浓度300 nM的VRI作用于24 hpf斑马鱼卵,制备血管新生障碍模型。LIG的毒性研究发现,100μM的LIG可明显抑制斑马鱼孵化率(P<0.05),80μM的LIG对斑马鱼孵化率也有抑制趋势,故本实验中LIG的给药浓度确定为10、20、40、50、60μM。结果发现,与模型组相比,LIG在10、20、40、50、60μM浓度下剂量相关性促进斑马鱼血管新生障碍模型的ISVs出芽率(P<0.05);与空白组比较,VRI造模后斑马鱼VEGF A、Kdr、Kdrl、Flt-1 mRNA表达均明显下降(P<0.05);与模型组比较,LIG 20、40、60μM均可明显提升上述mRNA表达(P<0.05)。结论:1.川芎挥发油具有对抗OGD-R损伤导致HUVEC细胞活力下降的作用,其主要有效成分有LIG、BP和洋川芎内酯I,且前两者有较好的量效正相关性,对本模型细胞有抗氧化损伤和保护细胞膜稳定性的作用。2.LIG对抗OGD-R导致HUVEC损伤的作用机制与抗缺氧损伤、激活PI3K-Akt通路有关。3.LIG具有促进血管新生的作用,其机制与上调VEGF/VEGFR相关m RNA表达有关。