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动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)是严重威协人类健康的常见病和多发病。目前关于As的研究多集中于血管内皮细胞,认为血管内皮细胞功能不良(endotheliumdysfunction)是As发生的起始和关键环节。黏附分子表达增高是内皮细胞功能不良的特征之一,导致单核细胞、白细胞、血小板与内皮细胞的黏附异常增强,启动As的发生发展。
血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)是肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensinsystem,RAS)主要的效应肽。它在高血压发病机制中的作用比较明确。越来越多的研究结果发现,AngⅡ也是As的危险因素。因此,研究AngⅡ对血管内皮细胞和血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecells,VSMCs)基因转录的影响有助于阐明高血压和As共同的发病机制。
整合素(integrin)是介导细胞与细胞、细胞与胞外基质相互作用的一类黏附分子。整合素族在As中的作用日益受到重视。αvβ3属于β3类整合素族,无论是内皮细胞表达的αVβ3分子还是VSMCs表达的αvβ3分子,在As的发生发展中都起着重要的作用。内皮细胞表面的αvβ3是介导血小板与内皮细胞黏附的重要分子。VSMCs表面的αvβ3是介导VSMC向内膜迁移的重要分子。已知整合素β3(integrinbeta3,Intb3)基因的转录量决定了细胞表面αvβ3的分子数,而致病因素如何调控Intb3基因的转录,目前尚未见到在人类细胞上的研究成果。
本室前期的工作曾观察到人脐静脉内皮细胞(humanumbilicalveinendothelialcell,HUVECs)表面αvβ3表达上调介导了高糖、高胰岛素、高胰岛素原、肿瘤坏死因子作用下血小板与内皮细胞的黏附,并且从蛋白水平、mRNA水平证实了AngⅡ促进内皮细胞表面Intb3的表达。本研究工作首先用RT-PCR方法重复了AngⅡ诱导HUVECsIntb3表达。根据已知的研究结果,AngⅡ致As的主要机制之一是通过增强血管壁还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(reducedformofnicotinamide-adeninedinucleotidephosphate,NADPH,还原型辅酶Ⅱ)的活性,促进氧应激。为了了解AngⅡ诱导HUVECs上Intb3表达的作用是否有氧应激的参与,本研究工作用RT-PCR方法观察了两种抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)和维生素E(VitaminE,VE)对AngⅡ诱导作用的影响。同时构建了Intb3基因5’上游调控区不同长度荧光素酶报告基因质粒,利用瞬时转染技术导入HUVECs,观察5’上游序列在AngⅡ对内皮细胞表面Intb3基因转录中的调控作用。
β-雌二醇和α-玉米赤霉醇(α-zearalanol,α-ZAL)能直接作用于内皮细胞,调节黏附分子的表达。β-雌二醇和α-ZAL能否调节HUVECs上Intb3基因的表达?本项研究用RT-PCR方法观察了不同浓度的β-雌二醇和α-ZAL对AngⅡ诱导内皮细胞表面Intb3基因转录的影响。并且用一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOsynthase,NOS)阻断剂和雌激素受体阻断剂,观察了对β-雌二醇和α-ZAL效应的干扰作用。本项研究还观察了β-雌二醇和α-ZAL对AngⅡ诱导的带有NF-κB结合位点的荧光素酶报告基因质粒表达的影响,以及雌激素受体阻断剂的作用。
VSMCs的迁移是As重要的发病机制之一。AngⅡ能够促进VSMCs的迁移。然而,AngⅡ能否激活VSMCsIntb3转录,进而引起VSMC的迁移,目前国内外未见相关报道。为此,本项研究采用竞争性RT-PCR方法观察了不同时间和不同剂量的AngⅡ对人脐动脉平滑肌细胞(humanumbilicalarterysmoothmusclecells,HUASMCs)表面Intb3基因表达的影响。
通过上述实验取得如下结果:1.10-6MAngⅡ作用4小时HUVECsIntb3mRNA的表达量是对照组的250.13%(p<0.001)。氧自由基清除剂NAC可完全抑制AngⅡ的作用(p<0.01)。AngⅡ分别诱导荧光素酶报告基因质粒PGL3-Intb3-1483/+125、PGL3-Intb3-900/+125、PGL3-Intb3-327/+125和PGL3-Intb3-74/+104的荧光素酶活性分别是对照组的175.47%、115.57%、95.28%和95.45%。抗氧化剂NAC完全抑制了AngⅡ诱导PGL3-Intb3-1483/+125报告基因质粒的荧光素酶活性(p<0.05)。
2.AngⅡ诱导HUVECs带有NF-κB结合序列质粒荧光素酶活性是对照组的156.47%(p<0.05)。IKKα-KM、IKKβ-KM和NIK-KM组完全抑制了该质粒荧光素酶的表达(p<0.01)。
3.AngⅡ诱导HUVECsPGL3-Intb3-1483/+125质粒荧光素酶活性是对照组的176.31%(p<0.05)。IKKα-KM、IKKβ-KM和NIK-KM组完全抑制了该质粒荧光素酶表达(p<0.01)。
4.10-6M、10-7M、10-8Mβ-雌二醇作用于HUVECs,分别抑制AngⅡ作用的95%、63%和56%。10-6M、10-7M、10-8Mα-ZAL作用于HUVECs,分别抑制AngⅡ作用的143%(p<0.05)、107%(p<0.05)和80%。在上述浓度,α-ZAL的作用平均强于β-雌二醇1.54倍。NOS抑制剂和雌激素受体抑制剂不能阻断上述抑制作用。
5.10-6Mβ-雌二醇和α-ZAL可完全抑制AngⅡ诱导的HUVECs含NF-κB位点质粒荧光素酶的表达(β-雌二醇,p<0.05;α-ZAL,p<0.01)。ICI处理组对该抑制作用无明显影响。
6.2×10-10M、2×10-9M、2×10-8M、2×10-7M、2×10-6MAngⅡ诱导HUASMCsIntb3mRNA表达分别是对照组的102.72%、114.47%、116.65%、119.88%(p<0.05)和122.01%(p<0.05)。2×10-8MAngⅡ分别作用0.5小时、2小时、6小时、12小时、18小时、24小时的诱导作用分别是对照组的107.94%、116.95%、125.10%、144.42%、158.36%和168.45%。
综上所述,本研究工作进一步印证了我室以往关于AngⅡ调控HUVECsIntb3基因表达的结果。成功构建了四个含Intb3基因不同长度的启动子区的荧光素酶报告基因质粒,并在此基础上首次发现AngⅡ诱导HUVECsIntb3表达上调的机制:AngⅡ诱导HUVECsNF-κB的激活,活化的NF-κB结合于Intb3基因上游调控区位于-900bp~-1486bp(相对于转录起始点)范围内的NF-κB结合序列;AngⅡ的激活作用以NIK-IKK为主;干预实验证实,β-雌二醇和α-ZAL的抗氧化作用是其内皮细胞保护作用的重要机制之一,α-ZAL的抗氧化作用可能比β-雌二醇强;证实AngⅡ同样能够促进HUASMCs的Intb3基因的转录。