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研究背景:
心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)在女性绝经后发病率明显上升,是绝经后女性死亡的主要原因之一。传统观念认为绝经后女性体内雌激素水平明显降低,导致心血管疾病高发,雌激素替代疗法(Estrogen replacement therapy, ERT)对绝经后女性具有心血管保护作用。然而ERT对心血管疾病的作用至今仍存在争议,且增加乳腺癌、子宫内膜癌的发病风险。因此积极寻找绝经后女性心血管疾病预防治疗新方法至关重要。由于雌激素对下丘脑-腺垂体轴的负反馈效应减弱,除雌激素水平显著降低外,绝经后女性卵泡刺激素(Follicle-stimulating hormone, FSH)水平显著上升,可能为潜在致病因素。但至今尚未报道FSH与CVD的关系,传统理论认为FSH受体(FSH Receptor, FSHR)仅表达于性腺外组织。然而,现已证实FSHR可表达于人脐静脉内皮细胞(Umbilical vein endothelial cells,HUVECs),提示FSH可能在心血管系统中发挥作用。内皮功能损伤是CVD如动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)发生的初始步骤,血管粘附分子-1(Vascular Cell Adhesion Molecule-1, VCAM-1)是血管内皮表面与内皮功能损伤发生相关的关键性分子,我们前期研究表明,VCAM-1可通过引发血管炎性反应,促进粥样斑块形成。鉴于此,我们提出科学假设,FSH可增加VCAM-1表达水平从而促进AS发生。
研究目的:
探究FSH通过VCAM-1促进AS发生的分子机制。
方法及结果:
本次实验中,我们首先用ELISA法检测健康绝经前及绝经后女性体内FSH、VCAM-1水平,结果显示绝经后女性体内FSH、VCAM-1水平明显高于绝经前女性,且两者呈正相关;给予载脂蛋白E基因敲除(Apoe-/-)小鼠FSH处理,ELISA法检测小鼠血浆VCAM-1含量,油红O染色法观察小鼠主动脉瓣粥样斑块面积,发现FSH显著增加小鼠血浆VCAM-1含量以及粥样斑块的形成面积;在培养的脐静脉内皮细胞(HUVECs)中,RT-PCR及WesternBlot检测到FSHRmRNA及蛋白表达,且FSH显著增加VCAM-1的水平。我们研究发现FSH促VCAM-1蛋白表达是通过激活核转录因子κB(NF-κB)介导的,其活性通过PI3K/Akt/mTOR级联激活而增强。此外FSH增强Gαs活性,导致cAMP水平和PKA活性升高,从而将信号从FSHR转移到PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥生物学效应。此外,在内皮细胞小窝(caveolae)抽提物中检测到FSHR,免疫共沉淀发现FSHR与小窝蛋白-1(caveolin-1)和Gαs相互作用。采用β-环糊精破坏caveolae结构或转染caveolin-1siRNA沉默caveolin-1表达可阻断FSH对信号传导激活和VCAM-1表达的影响,表明在HUVECs细胞膜小窝内存在功能性信号传导模块。粘附实验证实FSH可增加人单核细胞对HUVECs的粘附,且该作用被VCAM-1中和抗体阻断。
结论:
FSHR位于HUVECs的小窝中,FSH通过FSHR/Gαs/cAMP/PKA和PI3K/Akt/mTOR/NF-κB途径增加VCAM-1的表达水平,促进单核细胞-内皮细胞间的粘附,从而导致AS的发生发展。
心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)在女性绝经后发病率明显上升,是绝经后女性死亡的主要原因之一。传统观念认为绝经后女性体内雌激素水平明显降低,导致心血管疾病高发,雌激素替代疗法(Estrogen replacement therapy, ERT)对绝经后女性具有心血管保护作用。然而ERT对心血管疾病的作用至今仍存在争议,且增加乳腺癌、子宫内膜癌的发病风险。因此积极寻找绝经后女性心血管疾病预防治疗新方法至关重要。由于雌激素对下丘脑-腺垂体轴的负反馈效应减弱,除雌激素水平显著降低外,绝经后女性卵泡刺激素(Follicle-stimulating hormone, FSH)水平显著上升,可能为潜在致病因素。但至今尚未报道FSH与CVD的关系,传统理论认为FSH受体(FSH Receptor, FSHR)仅表达于性腺外组织。然而,现已证实FSHR可表达于人脐静脉内皮细胞(Umbilical vein endothelial cells,HUVECs),提示FSH可能在心血管系统中发挥作用。内皮功能损伤是CVD如动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)发生的初始步骤,血管粘附分子-1(Vascular Cell Adhesion Molecule-1, VCAM-1)是血管内皮表面与内皮功能损伤发生相关的关键性分子,我们前期研究表明,VCAM-1可通过引发血管炎性反应,促进粥样斑块形成。鉴于此,我们提出科学假设,FSH可增加VCAM-1表达水平从而促进AS发生。
研究目的:
探究FSH通过VCAM-1促进AS发生的分子机制。
方法及结果:
本次实验中,我们首先用ELISA法检测健康绝经前及绝经后女性体内FSH、VCAM-1水平,结果显示绝经后女性体内FSH、VCAM-1水平明显高于绝经前女性,且两者呈正相关;给予载脂蛋白E基因敲除(Apoe-/-)小鼠FSH处理,ELISA法检测小鼠血浆VCAM-1含量,油红O染色法观察小鼠主动脉瓣粥样斑块面积,发现FSH显著增加小鼠血浆VCAM-1含量以及粥样斑块的形成面积;在培养的脐静脉内皮细胞(HUVECs)中,RT-PCR及WesternBlot检测到FSHRmRNA及蛋白表达,且FSH显著增加VCAM-1的水平。我们研究发现FSH促VCAM-1蛋白表达是通过激活核转录因子κB(NF-κB)介导的,其活性通过PI3K/Akt/mTOR级联激活而增强。此外FSH增强Gαs活性,导致cAMP水平和PKA活性升高,从而将信号从FSHR转移到PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥生物学效应。此外,在内皮细胞小窝(caveolae)抽提物中检测到FSHR,免疫共沉淀发现FSHR与小窝蛋白-1(caveolin-1)和Gαs相互作用。采用β-环糊精破坏caveolae结构或转染caveolin-1siRNA沉默caveolin-1表达可阻断FSH对信号传导激活和VCAM-1表达的影响,表明在HUVECs细胞膜小窝内存在功能性信号传导模块。粘附实验证实FSH可增加人单核细胞对HUVECs的粘附,且该作用被VCAM-1中和抗体阻断。
结论:
FSHR位于HUVECs的小窝中,FSH通过FSHR/Gαs/cAMP/PKA和PI3K/Akt/mTOR/NF-κB途径增加VCAM-1的表达水平,促进单核细胞-内皮细胞间的粘附,从而导致AS的发生发展。