GSTpi通过调控Actin重构而影响内皮细胞通透性的机制研究

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背景:  血管内皮通透性的精确调节是维持多种器官正常生理功能和循环稳态的基础。炎症引起的血管内皮通透性增高是动脉粥样硬化、败血症、糖尿病等多种血管疾病的病理基础。内皮细胞(ECs)的骨架蛋白和连接蛋白是构成内皮细胞屏障的主要物质基础。  内皮细胞骨架蛋白特别是纤维状肌动蛋白(F-actin)参与维持内皮细胞形态、细胞与细胞外基质粘附以及细胞间连接等生理功能。F-actin的重构是炎症刺激引起血管内皮通透性增高的重要病理机制之一。目前内皮细胞自身抵抗促炎应激维持其屏障功能稳态的机制尚不清楚。肿瘤坏死因子α(TNF-α)是炎症早期分泌的主要促炎因子,可引起内皮细胞屏障功能失稳和血管通透性增加。本课题率先发现谷胱甘肽S-转移酶pi(GSTpi)在炎症反应中的调控作用和抑制血管平滑肌细胞的增殖和迁移作用,提示GSTpi很可能具有调控血管内皮屏障功能。热休克蛋白27 (HSP27)是一种小分子伴侣,能够以帽状结构结合在F-actin上,稳定细胞骨架,而其发生磷酸化时会从F-actin上解离,促进actin重构,引发通透性增高。  目的:  本研究以体外培养人脐静脉内皮细胞(HUVECs)为模型,探讨GSTpi与TNF-α刺激引起的血管内皮细胞通透性和F-actin重构的关系,并初步探讨GSTpi与HSP27相关信号转导通路的相互作用是否共同参与了TNF-α介导的血管内皮细胞通透性的改变。  方法:  主要采用以下实验方法和技术:通过Transwell通透性实验检测GSTpi及其转移酶活性对TNF-α诱导的内皮通透性增高的影响;用激光共聚焦显微技术观察GSTpi及其转移酶活性对TNF-α诱导的actin重构的影响;用蛋白免疫印迹技术检测GSTpi对TNF-α激活的p38MAPK/MK2/HSP27信号通路的影响;用免疫共沉淀技术检测TNF-α刺激后GSTpi与相关蛋白的结合情况。  结果:  GSTpi通过抑制TNF-α诱导的actin重构,减少应力纤维的形成,降低内皮通透性且与其转移酶活性无关;由于actin的重构与HSP27磷酸化密切相关,我们进一步研究GSTpi抑制actin重构形成的应力纤维的机制,发现GSTpi通过与TAK1的结合,抑制TNF-α诱导的p38MAPK的激活,抑制下游底物HSP27的磷酸化,从而调控actin的重构以及应力纤维的形成,逆转内皮通透性的增高。  结论:  GSTpi通过与TAK1结合,抑制p38MAPK/MK2/HSP27信号通路的激活,下调HSP27的磷酸化水平,从而抑制TNF-α诱导的actin重构,应力纤维的形成以及内皮通透性的增高。
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