论文部分内容阅读
目的:MG53是三重基序(Tripartite motif,TRIM)蛋白家族成员之一,又称TRIM72。其氨基端为典型的TRIM结构,由RING结构域,B-box结构域和卷曲螺旋结构域组成,其羧基端为PRY-SPRY结构域。内源性的MG53特异性表达于横纹肌(心肌和骨骼肌),在横纹肌的多种病理生理功能中发挥重要作用。骨骼肌中的MG53作为细胞膜损伤修复过程中的核心分子,聚集在受损部位促进损伤愈合;心肌中的MG53通过参与缺血预适应和缺血后适应相关信号通路对缺血/再灌注介导的心肌损伤起到重要的保护作用。尽管天然的MG53在多种组织中没有表达,但近期文献报道:MG53可作为肌因子/心肌因子从横纹肌分泌到血液循环,从而作用于远处器官参与调节多种生理和病理进程。近年来陆续有文献提出:给与重组人MG53(Recombinant human MG53,rhMG53)在肺、肾、肝脏、大脑、皮肤和视网膜等非横纹肌组织可发挥显著的保护作用。但MG53对内皮细胞功能以及血管新生的影响尚无文献报道。血管新生是指基于先存血管,进而衍生成新血管网的过程。内皮细胞增殖、迁移和管腔形成是血管新生的关键步骤。局部黏着斑激酶(Focal adhesion kinase,FAK)作为一类胞质非受体酪氨酸激酶在整合素以及其他细胞膜表面受体介导的信号转导中起着关键作用。文献显示:激活FAK信号可促进人软骨肉瘤血管新生;下调FAK信号可抑制糖尿病视网膜病变介导的过多血管生成,这提示FAK在血管新生中扮演着至关重要的角色。先前有研究提出:在骨骼肌细胞中MG53可结合并泛素化降解FAK负调控肌生成,提示FAK可能是MG53的潜在靶点。因此本研究拟探讨MG53对内皮细胞及血管新生的影响并从FAK信号的角度探究其机制。方法:1.细胞水平:体外培养人脐静脉内皮细胞(Human umbilical endothelial cells,HUVECs),给与rhMG53刺激,检测内皮细胞对rhMG53的摄取以及rhMG53对内皮细胞迁移和管腔形成的影响;2.分子水平:检测rhMG53与FAK的结合以及对FAK磷酸化水平的影响;并进一步检测rhMG53对FAK-Src相互作用以及下游Src/Akt/ERK1/2信号激活的影响;3.动物水平:利用新生小鼠(出生后5 d),连续腹腔注射rhMG53,7 d后分离小鼠视网膜,检测rhMG53对小鼠视网膜新生血管密度的影响。结果:1.rhMG53直接进入内皮细胞:分别利用rhMG53(0、5、10和20μg/m L)刺激HUVECs 24 h,western blot检测内皮细胞对rhMG53的摄取,结果显示:虽然内皮细胞不表达MG53,但是rhMG53刺激后细胞内rhMG53以浓度依赖的方式增加;为了检测rhMG53进入细胞的时间效应,分别利用rhMG53(10μg/m L)刺激HUVECs 0、0.25、0.5、1、2、4、8、12和24 h,结果显示:rhMG53刺激15 min即可进入细胞,并以时间依赖的方式逐渐增多;与Western blot的结果一致,免疫荧光检测的结果也显示rhMG53刺激15 min后,细胞内rhMG53显著增多。以上结果提示:rhMG53直接进入内皮细胞。2.rhMG53以胆固醇依赖的方式进入内皮细胞:为了探讨rhMG53进入内皮细胞的机制,我们利用甲基-β-环糊精(Methyl-β-cyclodextrin,MβCD)(胆固醇抑制剂)预处理内皮细胞1 h后,再给予rhMG53(10μg/m L)刺激3 h,western blot和免疫荧光染色检测内皮细胞对rhMG53的摄取,结果显示:MβCD显著抑制rhMG53进入内皮细胞。这提示:rhMG53以胆固醇依赖的方式进入内皮细胞。3.rhMG53直接与FAK结合并抑制FAK的磷酸化:为了探讨rhMG53进入内皮细胞后的功能,我们利用rhMG53(10μg/m L)刺激内皮细胞24 h,免疫共沉淀检测rhMG53与FAK的相互作用,结果显示:rhMG53可以与FAK形成复合物。接下来分别利用rhMG53(0、5、10和20μg/m L)刺激HUVECs 24 h,检测rhMG53对FAK的磷酸化影响的浓度效应;利用rhMG53(10μg/m L)刺激HUVECs 0、2、4、6、8、12和24 h检测rhMG53对FAK的磷酸化影响的时间效应,结果显示:rhMG53以时间和浓度依赖的方式抑制FAK的磷酸化。这提示:rhMG53进入内皮细胞直接与FAK结合并抑制FAK的激活。4.rhMG53解偶联FAK-Src的相互作用并抑制Src/Akt/ERK1/2信号的激活:我们进一步检测了rhMG53对FAK下游信号Src/Akt/ERK1/2的影响。利用rhMG53(10μg/m L)刺激内皮细胞24 h,通过免疫共沉淀的方法检测rhMG53对FAK-Src相互结合的影响。结果显示:rhMG53显著抑制了FAK-Src复合物形成。接下来利用rhMG53(0、5、10和20μg/m L)刺激HUVECs 24 h,检测Src、Akt和ERK1/2的磷酸化,结果显示:rhMG53以浓度依赖的方式抑制Src、Akt和ERK1/2的磷酸化。这提示:rhMG53解偶联FAK-Src的相互作用,并抑制下游Src/Akt/ERK1/2信号的激活。5.rhMG53抑制内皮细胞迁移和管腔形成:分别利用rhMG53(0、5、10和20μg/m L)刺激HUVECs 24 h,Transwell法检测细胞迁移,结果显示:rhMG53显著抑制内皮细胞迁移;进一步检测管腔形成情况,结果发现:rhMG53显著抑制内皮细胞管腔形成。提示在细胞水平rhMG53抑制血管新生。6.rhMG53抑制小鼠视网膜血管新生:为了进一步在动物水平探讨rhMG53对血管新生的影响,我们给与新生小鼠(出生后5 d)腹腔注射rhMG53(6 mg/kg)连续7 d(1次/d),分离小鼠视网膜,利用IB4标记内皮细胞,评价视网膜新生血管密度,结果显示:与对照组相比,rhMG53显著抑制视网膜新生血管密度。这提示rhMG53抑制新生小鼠视网膜血管新生。结论:rhMG53以胆固醇依赖的方式进入内皮细胞,与FAK直接结合并抑制其磷酸化,解偶联FAK-Src的相互作用,进一步导致下游Src/Akt/ERK1/2信号的失活,从而抑制血管新生。