TAK1通过调控细胞自噬促进血管平滑肌细胞增殖和迁移的作用机制研究

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目的血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells,VSMCs)是血管壁的主要组成成分,它们的异常增殖和迁移是血管损伤后再狭窄、移植物动脉硬化、动脉粥样硬化等血管增殖性疾病的重要细胞学基础。转化生长因子β激活激酶1(TAK1)是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,可以被生长因子和细胞因子等激活,参与调控细胞分化、增殖和迁移等多种生物学功能。本研究旨在探讨TAK1在血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)诱导血管平滑肌细胞增殖和迁移中的作用及其分子机制。方法1.采用组织贴壁法体外分离培养原代大鼠血管平滑肌细胞,予以重组PDGF-BB进行诱导处理。利用Western Blot分析检测TAK1的蛋白表达及磷酸化水平,用实时定量RT-PCR(q RT-PCR)检测TAK1的m RNA水平。2.用小干扰RNA(si RNA)敲低TAK1基因表达,或用TAK1抑制剂5Z-7-Oxozeaenol预处理血管平滑肌细胞,随后用PDGF-BB诱导处理。(1)用CCK-8实验检测细胞活性,用Ed U增殖分析检测细胞DNA合成情况,用Western Blot分析检测增殖细胞核抗原(PCNA)的表达水平,用Transwell和划痕实验检测细胞的迁移能力。(2)用流式细胞术检测细胞周期分布,用Western Blot分析检测周期相关蛋白Cyclin D1、Cyclin E1、CDK2和CDK4的表达水平,并检测自噬相关蛋白Beclin 1、LC3B及p62的蛋白水平,用免疫荧光染色检测LC3B蛋白的表达水平及细胞内分布情况。3.用自噬抑制剂3-Methyladenine(3-MA)或Spautin-1分别预处理血管平滑肌细胞,经PGDF-BB诱导处理后,用CCK-8实验检测细胞活性,用划痕实验检测细胞迁移能力,用Western Blot分析检测前述周期相关蛋白以及PCNA的蛋白表达水平。4.用5Z-7-Oxozeaenol和/或Spautin-1预处理血管平滑肌细胞,经PGDF-BB诱导处理后,用Western Blot分析检测PCNA及自噬相关蛋白的表达水平。结果在血管平滑肌细胞,PDGF-BB可以上调TAK1的m RNA及蛋白表达,诱导TAK1的磷酸化激活,并能显著促进细胞增殖和迁移。用TAK1-si RNA敲低TAK1基因表达,或用5Z-7-Oxozeaenol抑制TAK1活性,均能有效抑制PDGF-BB诱导的细胞DNA合成及PCNA表达增加,并伴随有细胞增殖和迁移能力明显减弱。进一步分析显示,PDGF-BB通过活化TAK1上调细胞周期相关蛋白Cyclin D1、Cyclin E1、CDK2和CDK4的蛋白表达,诱导血管平滑肌细胞周期从G1期进入S期。此外,TAK1介导PDGF-BB激活细胞自噬,表现为细胞自噬相关蛋白Beclin1和LC3B的蛋白水平上调,而p62的蛋白含量降低。用3-MA或Spautin-1预处理血管平滑肌细胞抑制细胞自噬后,能有效阻断PDGF-BB诱导的细胞周期相关蛋白及PCNA蛋白表达上调,显著抑制细胞增殖和迁移。并且,在PDGF-BB处理的血管平滑肌细胞中,TAK1抑制剂5Z-7-Oxozeaenol和自噬抑制剂Spautin-1都能引起程度相当的细胞增殖抑制效应,但Spautin-1并不能进一步增强5Z-7-Oxozeaenol的细胞增殖抑制效应,结果提示PDGF-BB通过活化TAK1/细胞自噬信号通路促进血管平滑肌细胞增殖和迁移。结论PDGF-BB通过上调TAK1的蛋白表达和活化诱导血管平滑肌细胞自噬,从而促进细胞增殖和迁移。研究结果表明,TAK1可能是血管增殖性疾病的有效治疗靶点。
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