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高血压(Hypertension)是指以体循环动脉压(收缩压和/或舒张压)增高为主要特征(收缩压≥140mmHg和/或舒张压≥90mmHg),可伴有心、脑、肾等器官的功能或器质性损害的临床综合征。近年来,随着社会经济条件的改善,人民生活水平的提高,高血压患病率呈逐年上升的趋势。根据2012年国民营养与慢性病状况调查报告显示,我国18岁及以上成人高血压患病率为25.2%,形势堪忧。高血压各种并发症具有高致残、高致死率,如脑卒中、心肌梗死、慢性肾衰竭等,对人类的健康构成严重威胁。因此,探寻高血压的发病机制,寻找有效预防和治疗高血压的措施是全世界极力研究的课题之一。
目前,虽然高血压的发病机制尚未完全明了,但氧化应激作为高血压的重要病理特征,被认为是引起高血压内皮功能障碍的重要致病因素。氧化应激通过多种病理生理机制,损伤血管内皮,影响内皮正常功能,引起或加重高血压)。有研究表明,内皮功能障碍与机体持续的氧化应激有关,血压控制较好的高血压患者,其内皮功能得到了更好的保护。血管内皮细胞是血管内皮的重要组成部分,不仅具有屏障作用,还分泌多种活性物质,如一氧化氮(nitricoxide,NO)、内皮素-l(endothelin-l,ET-I)等,在调节血管张力,维持血流稳态中起重要作用。生理情况下,舒血管和缩血管活性物质处于动态平衡中。某些病理过程中,机体过多活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生超过了血管内皮的抗氧化能力,引起内皮氧化损伤,内皮依赖性舒张功能下降,进而导致血管张力调节紊乱,启动高血压的发生。因此,保护血管内皮细胞对抗氧化应激引起的损伤对于预防和治疗高血压也尤为重要。过去我们将高血压的发病机制主要集中在水钠潴留、交感兴奋、肾素—血管紧张素系统(renin-angiotensin system。RAS)激活等,近年来,新的研究目光己转向与血管氧化应激调控相关的信号传导通路。
细胞稳态的调控与多种细胞信号的传导通路激活密切相关。阻断/激活相关信号传导途径,能够有效减弱各种有害因素诱导的细胞损伤,这对于某些疾病的预防和治疗具有重要意义。氧化应激诱导的血管内皮损伤也与多种细胞信号传导通路相关, 已有研究证实氧化应激可通过叉头转录因子通路、核因子E2相关因子2(Nrf2)通路等细胞信号通路参与内皮细胞损伤的调控。沉默信息调节因子2(silent information regulator 2,Sir2)相关酶类(Sir2-related enzymes,Sirtuins)是一类依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine dinucleotide,NAD、)的组蛋白去乙酰化酶,最初被认定为衰老过程的调节剂。到目前为止,在哺乳动物中已有7种Sirtuins (Sirtl-Sirt7)得到证实,其所有成员都参与了广泛的生物学过程。Sirtuins表现出明显的特异性,不同的亚细胞定位赋予它们不同的功能。然而,独立于其底物的特异性,Sirtuins广泛参与翻译后修饰,从而有助于机体内平衡的调节。Sirtuins作为一种高度保守性蛋白,可通过运动、能量限制以及天然活化剂如白藜芦醇(Resveratrol, RSV)等激活,在细胞凋亡、增殖及能量代谢等机制中起关键作用。在Sirtuins家族中,沉默信息调节因子2相关酶类l(silent information regulator 2-related enzyme l,Sirtl)是研究最为广泛的一种。Sirtl可以发挥其组蛋白/非组蛋白去乙酰化基的作用影响基因的转录。新近的研究发现,Sirtl通路参与了高血压多种病理生理过程的发生。动脉粥样硬化是引起高血压心脑血管意外的主要原因,Sirtl通路与该病理变化密切相关。Winnik等人研究发现,Sirtl可通过抑制核因子-K B(nuclear factor-K B,NF-K B)通路的活化,减少各种炎症细胞因子的产生,减弱细胞炎症反应和延缓动脉粥样硬化的发展。肾小球病变在高血压所致慢性肾衰竭中起重要作用。Kume等人在研究肾小球系膜细胞凋亡机制时发现,Sirtl通过抑制p53诱导的氧化应激,减少肾小球系膜细胞的凋亡。然而,对于Sirtl通路是否参与氧化应激诱导的血管内皮损伤,目前尚鲜有报道。因此,探讨Sirtl通路是否参与氧化应激诱导的内皮损伤及其在这一过程中的作用机制显得尤为重要。
如前所诉,有研究表明Nrf2通路可改善氧化应激诱导的内皮损伤。Nrf2是一种重要的转录因子,它调节与清除氧自由基有关的基因,被认为是抗氧化治疗的有效靶点。在氧化应激条件下,Nrf2通过调控其下游抗氧化酶基因的表达, 如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、血红素加氧酶-l(heme oxygenase-l,HO-1),以产生抗氧化作用。研究显示,Nrf2在心血管系统广泛表达,在人主动脉内皮细胞中,Nrf2/ARE通路的激活抑制氧化应激诱导的细胞毒性和促炎因子的表达。Nrf2敲低研究表明,Nrf2的缺失会损害基质胶上内皮细胞的小管形成。年龄诱导的Nrf2激活损伤与动脉粥样硬化和血管功能障碍有关,激活Nr攫的治疗可能会减弱上述病理性过程的发生进展。Sirtl信号通路参与了氧化应激、炎症反应的信号传导和调控,尤其以过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子l(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator l-alpha,PGC-1 Q)、NF-K B、p53等与Sirtl的活化紧密相关。最新的研究表明,Sirtl信号通路与Nrf2信号通路之间存在相互作用。Tamaki等研究发现,Sirtl促进核聚集,DNA结合和Nrf2的转录活性, 并促进Nrf2下游基因HO-I和SOD的表达,导致以脱乙酰酶依赖的方式降低ROS的水平。另有研究发现,在自发性高血压大鼠(SHR)中,Sirtl的激动剂RSV减轻肾脏炎症和损伤,减少氧化应激,使抗氧化能力正常化,恢复Nrf2的转录活性,并减轻SHR中高血压的进展。那么,在血管内皮细胞中,Sirtl信号通路是否可通过调节Nrf2信号通路以改善氧化应激诱导的血管内皮功能障碍还有待进一步研究。
综上所述,我们可知氧化应激在内皮损伤和功能障碍中起重要作用,Sirtl/Nrf2通路在血管紧张素II(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)诱导的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)中的氧化应激损伤中未见报道,其相关机制有待进一步研究。因此,在本研究中,我们旨在明确Sirtl/Nrf2通路是否在AngⅡ诱导的内皮细胞损伤中起重要作用。 以此为目的,将HUVECs暴露于AngⅡ,检测细胞活性,并测定AngⅡ对抗氧化酶水平和内皮损伤的影响。此外,我们通过观察Sirtl、Nrf2、HO-I、ET-I蛋白的表达,以明确Sirtl和Nrf2之间的相互关联。
目前,虽然高血压的发病机制尚未完全明了,但氧化应激作为高血压的重要病理特征,被认为是引起高血压内皮功能障碍的重要致病因素。氧化应激通过多种病理生理机制,损伤血管内皮,影响内皮正常功能,引起或加重高血压)。有研究表明,内皮功能障碍与机体持续的氧化应激有关,血压控制较好的高血压患者,其内皮功能得到了更好的保护。血管内皮细胞是血管内皮的重要组成部分,不仅具有屏障作用,还分泌多种活性物质,如一氧化氮(nitricoxide,NO)、内皮素-l(endothelin-l,ET-I)等,在调节血管张力,维持血流稳态中起重要作用。生理情况下,舒血管和缩血管活性物质处于动态平衡中。某些病理过程中,机体过多活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生超过了血管内皮的抗氧化能力,引起内皮氧化损伤,内皮依赖性舒张功能下降,进而导致血管张力调节紊乱,启动高血压的发生。因此,保护血管内皮细胞对抗氧化应激引起的损伤对于预防和治疗高血压也尤为重要。过去我们将高血压的发病机制主要集中在水钠潴留、交感兴奋、肾素—血管紧张素系统(renin-angiotensin system。RAS)激活等,近年来,新的研究目光己转向与血管氧化应激调控相关的信号传导通路。
细胞稳态的调控与多种细胞信号的传导通路激活密切相关。阻断/激活相关信号传导途径,能够有效减弱各种有害因素诱导的细胞损伤,这对于某些疾病的预防和治疗具有重要意义。氧化应激诱导的血管内皮损伤也与多种细胞信号传导通路相关, 已有研究证实氧化应激可通过叉头转录因子通路、核因子E2相关因子2(Nrf2)通路等细胞信号通路参与内皮细胞损伤的调控。沉默信息调节因子2(silent information regulator 2,Sir2)相关酶类(Sir2-related enzymes,Sirtuins)是一类依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine dinucleotide,NAD、)的组蛋白去乙酰化酶,最初被认定为衰老过程的调节剂。到目前为止,在哺乳动物中已有7种Sirtuins (Sirtl-Sirt7)得到证实,其所有成员都参与了广泛的生物学过程。Sirtuins表现出明显的特异性,不同的亚细胞定位赋予它们不同的功能。然而,独立于其底物的特异性,Sirtuins广泛参与翻译后修饰,从而有助于机体内平衡的调节。Sirtuins作为一种高度保守性蛋白,可通过运动、能量限制以及天然活化剂如白藜芦醇(Resveratrol, RSV)等激活,在细胞凋亡、增殖及能量代谢等机制中起关键作用。在Sirtuins家族中,沉默信息调节因子2相关酶类l(silent information regulator 2-related enzyme l,Sirtl)是研究最为广泛的一种。Sirtl可以发挥其组蛋白/非组蛋白去乙酰化基的作用影响基因的转录。新近的研究发现,Sirtl通路参与了高血压多种病理生理过程的发生。动脉粥样硬化是引起高血压心脑血管意外的主要原因,Sirtl通路与该病理变化密切相关。Winnik等人研究发现,Sirtl可通过抑制核因子-K B(nuclear factor-K B,NF-K B)通路的活化,减少各种炎症细胞因子的产生,减弱细胞炎症反应和延缓动脉粥样硬化的发展。肾小球病变在高血压所致慢性肾衰竭中起重要作用。Kume等人在研究肾小球系膜细胞凋亡机制时发现,Sirtl通过抑制p53诱导的氧化应激,减少肾小球系膜细胞的凋亡。然而,对于Sirtl通路是否参与氧化应激诱导的血管内皮损伤,目前尚鲜有报道。因此,探讨Sirtl通路是否参与氧化应激诱导的内皮损伤及其在这一过程中的作用机制显得尤为重要。
如前所诉,有研究表明Nrf2通路可改善氧化应激诱导的内皮损伤。Nrf2是一种重要的转录因子,它调节与清除氧自由基有关的基因,被认为是抗氧化治疗的有效靶点。在氧化应激条件下,Nrf2通过调控其下游抗氧化酶基因的表达, 如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、血红素加氧酶-l(heme oxygenase-l,HO-1),以产生抗氧化作用。研究显示,Nrf2在心血管系统广泛表达,在人主动脉内皮细胞中,Nrf2/ARE通路的激活抑制氧化应激诱导的细胞毒性和促炎因子的表达。Nrf2敲低研究表明,Nrf2的缺失会损害基质胶上内皮细胞的小管形成。年龄诱导的Nrf2激活损伤与动脉粥样硬化和血管功能障碍有关,激活Nr攫的治疗可能会减弱上述病理性过程的发生进展。Sirtl信号通路参与了氧化应激、炎症反应的信号传导和调控,尤其以过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子l(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator l-alpha,PGC-1 Q)、NF-K B、p53等与Sirtl的活化紧密相关。最新的研究表明,Sirtl信号通路与Nrf2信号通路之间存在相互作用。Tamaki等研究发现,Sirtl促进核聚集,DNA结合和Nrf2的转录活性, 并促进Nrf2下游基因HO-I和SOD的表达,导致以脱乙酰酶依赖的方式降低ROS的水平。另有研究发现,在自发性高血压大鼠(SHR)中,Sirtl的激动剂RSV减轻肾脏炎症和损伤,减少氧化应激,使抗氧化能力正常化,恢复Nrf2的转录活性,并减轻SHR中高血压的进展。那么,在血管内皮细胞中,Sirtl信号通路是否可通过调节Nrf2信号通路以改善氧化应激诱导的血管内皮功能障碍还有待进一步研究。
综上所述,我们可知氧化应激在内皮损伤和功能障碍中起重要作用,Sirtl/Nrf2通路在血管紧张素II(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)诱导的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)中的氧化应激损伤中未见报道,其相关机制有待进一步研究。因此,在本研究中,我们旨在明确Sirtl/Nrf2通路是否在AngⅡ诱导的内皮细胞损伤中起重要作用。 以此为目的,将HUVECs暴露于AngⅡ,检测细胞活性,并测定AngⅡ对抗氧化酶水平和内皮损伤的影响。此外,我们通过观察Sirtl、Nrf2、HO-I、ET-I蛋白的表达,以明确Sirtl和Nrf2之间的相互关联。