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目的:探讨脂多糖刺激心脏微血管通透性增高的可能机制。 方法:取1月龄SD大鼠心脏,机械分离出左心室中内3/4,充分剪碎组织,采用蛋白酶消化法原代培养及纯化大鼠心脏微血管内皮细胞,采用倒置显微镜形态学观察,采用Ⅷ因子和CD31免疫细胞化学染色和体外小管形成实验鉴定,传代并采用P2~4代。体外单层内皮细胞通透性实验检测不同浓度不同作用时间脂多糖(LPS)刺激大鼠心脏微血管内皮细胞通透性的变化,蛋白免疫印迹法和免疫荧光细胞化学技术检测不同浓度不同作用时间LPS刺激大鼠心脏微血管内皮细胞中整合素β3表达的部位和变化,选取最佳LPS作用浓度和作用时间。采用整合素β3过表达腺病毒转染和特异性封闭抗体抑制整合素β3活性,体外单层内皮细胞通透性实验检测整合素β3过表达和封闭后大鼠心脏微血管内皮细胞通透性的变化。罗丹明鬼笔环肽染色检测LPS刺激和整合素β3过表达腺病毒转染后细胞骨架F-actin的变化。采用特异性抑制剂抑制Src/Rac1活化,体外单层内皮细胞通透性实验检测各处理组通透性的变化。采用蛋白免疫印迹法检测LPS刺激和整合素β3过表达腺病毒转染后Src及Rac1活性的变化。 结果: (1)大鼠心脏微血管内皮细胞原代培养及鉴定。原代培养时接种2h大部分已贴壁完成,24 h细胞充分伸展,呈短梭型、三角形或多角形,细胞散在分布或呈集落状生长。细胞长至融合后呈典型的“铺路石”或“鹅卵石”征。原代周期3~4d,传代周期2~3 d。Ⅷ因子和CD31免疫细胞化学染色阳性率95%以上,1% FBS条件下培养16h可见体外小管形成。 (2) LPS刺激后,心脏微血管的通透性增高。LPS刺激6h单层大鼠心脏微血管内皮细胞通透性变化呈浓度依赖性,在20 ng/mL时开始升高,50 ng/mL达高峰,100 ng/mL起下降至平台期。LPS(50 ng/mL)刺激单层大鼠心脏微血管内皮细胞通透性变化呈时间依赖性,表现为逐渐增高,6h起有统计学意义。 (3)整合素β3表达于大鼠心脏微血管内皮细胞表面,不同浓度LPS刺激6h后,整合素β3表达先增高后降低,10 ng/mL组和20 ng/mL组表达显著增加,50 ng/mL组开始表达显著下调,但100 ng/mL组、1μg/mL组与50ng/mL组表达量相仿,并无统计学差异。LPS(50 ng/mL)刺激不同时间后,6h起整合素β3表达逐渐降低。整合素β3过表达腺病毒转染24 h后,整合素β3表达较正常对照组和LPS组显著增加。 (4)整合素β3改善LPS刺激后心脏微血管的高通透性。整合素β3封闭组LPS刺激后通透性较LPS组显著升高,整合素β3过表达组LPS刺激后通透性较LPS组通透性显著降低。 (5)整合素β3可能通过减少细胞骨架蛋白重构增强血管屏障功能。正常情况下细胞骨架蛋白(F-actin)主要分布于细胞周边,LPS刺激后F-actin重构,杂乱无序,形成应力纤维(Stress Fibers)。整合素β3过表达后可有效抑制F-actin重构,减少Stress Fibers形成。 (6)抑制Src/Rac1信号途径可显著改善LPS刺激后心脏微血管的高通透性。抑制Src活性后予LPS刺激,其通透性较LPS组显著下降。同样,抑制Rac1活性后予LPS刺激,其通透性较LPS组也显著下降。 (7)整合素β3不影响Src/Rac1信号途径活化。与正常对照组相比,LPS刺激后,Src和Rac1活化显著增加,整合素β3过表达组LPS刺激后Src与Rac1活化与LPS组相比较均无显著变化。 结论:本研究探讨了LPS刺激心脏微血管通透性增高的可能机制。发现LPS刺激后整合素β3的表达有显著变化,而且整合素β3对LPS刺激心脏微血管引起的高通透性有保护作用,整合素β3过表达后能显著降低LPS诱导的心脏微血管高通透性,而整合素β3特异性封闭抑制活性后LPS诱导的心脏微血管的通透性显著增高。整合素β3可能通过抑制细胞骨架重构增强LPS刺激后心脏微血管屏障功能,但作用机制并不通过影响Src/Rac1信号途径活化。整合素β3及其潜在的作用机制可能成为脓毒症心脏微血管高通透性治疗的一个新的靶点。