H2S对低剪切力下HUVECs内皮间质转化的影响及机制研究

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背景:动脉粥样硬化(Atherosclerosis,As)是一种慢性炎症性病变,与它相关的心脑血管疾病严重危害人类健康和生命,是世界范围内导致人类死亡的主要疾病之一。As的病理生理学过程包括内皮细胞损伤,炎性细胞浸润和平滑肌细胞迁移、增殖,脂质蓄积等。多种因素参与As的发生发展,如内皮细胞、平滑肌细胞等的表型转变以及异常剪切应力等。新近研究发现,内皮-间质转化(Endothelial-to-mesenchymal transition,EndMT)在心血管系统的发育过程中起着关键作用,且是影响As进程的重要因素。EndMT是上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)的一种特殊类型,是指内皮细胞在刺激因素作用下向间充质细胞转化的过程,在此过程中内皮细胞逐渐失去其特有的形态、结构和功能。As斑块中增生的间充质细胞少部分来自于血管中膜,多数是由血管内膜层的内皮细胞经内皮间质转化而形成。研究显示,异常剪切应力可直接作用于内皮细胞,通过局部力学转导引起不同的信号通路激活参与As形成与发展。因此,探讨异常剪切应力对EndMT的影响及机制可以加深对As发生发展机制的认识,有助于寻找新的干预靶点。硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)是继一氧化氮和一氧化碳之后被发现的第3种气体信号分子,它可抑制炎症、改善内皮细胞功能、舒张血管,是重要的内源性保护分子。本课题组前期实验提示H2S能够抑制异常剪切应力引起的EndMT及As病变,且它的作用机制可能与TGF-β1/Smad的下调有关。本研究拟在体外进一步观察H2S对低剪切力下人脐静脉内皮细胞(HUVECs)内皮间质转化的影响并从加入信号通路抑制剂后检测相关蛋白的表达及下游转录因子的表达情况探讨其机制。目的:观察H2S对低剪切力下人脐静脉内皮细胞(HUVECs)内皮间质转化的影响及机制。方法:本实验中以平行平板流动腔系统处理内皮细胞从而造成低剪切应力(5dyne/cm2)。将细胞随机分为4组:空白对照组、低剪切应力组、低剪切应力+NaHS组(100μmol/L)、低剪切应力+PPG组(5mmol/L)。在平行平板流动腔系统处理5个小时后,观察内皮细胞的迁移能力与形态变化、用Western blotting方法检测CSE蛋白的表达情况,用Western blotting和免疫荧光方法检测内皮细胞标志物(CD31、VE-cadherin)和间质细胞标志物(α-SMA)表达的变化。加入TGF-β受体激酶抑制剂SB431542后,用Western blotting和免疫荧光法检测TGFβ1、TGFβRⅡ、pSMAD2/3及其转录因子Snail、Slug的表达。结果:1.迁移实验结果显示,与Control组的细胞相比,低剪切应力组细胞的迁移率增强10.59%(P<0.05),与低剪切应力组相比,NaHS组的细胞迁移率减弱5.58%(P<0.01),而PPG组的细胞迁移率增强6.88%(P<0.01)。2.Western blotting实验结果显示,与Control组相比,低剪切应力组CSE表达减少16.67%(P<0.05),而与低剪切应力组相比,NaHS组CSE蛋白水平增加29.33%(P<0.01),而PPG组的CSE蛋白表达水平减少12.98%(P<0.01)。3.Western blotting实验结果显示,与Control组相比,低剪切应力组CD31、VE-cadherin蛋白表达水平分别减少17.81%、12.11%(均P<0.05),α-SMA蛋白表达水平增加21.77%(P<0.05),而与低剪切应力组相比,NaHS组CD31、VE-cadherin蛋白水平分别增加21.49%(P<0.05)、24.52%(P<0.01),α-SMA蛋白表达水平降低13.76%(P<0.05),PPG组的CD31、VE-cadherin蛋白表达水平分别减少12.29%(P<0.01)、26.09%(P<0.05),α-SMA蛋白表达水平增加8.79%(P<0.01)。免疫荧光结果显示,与Control组的细胞相比,低剪切应力组CD31表达减少,α-SMA蛋白表达水平增加;与低剪切应力组相比,NaHS组CD31表达增加、α-SMA表达减少,PPG组CD31的表达明显减少,α-SMA的表达增加。4.低剪切应力+SB431542组的TGFβ1、TGFRⅡ、pSMAD2/3、Snail、Slug蛋白的表达较Control组分别增加27.19%、18.92%、16.86%、30.25%、18.21%(均P<0.05)。相较于低剪切应力+SB431542组,低剪切应力+SB431542+NaHS组的TGFβ1、TGFRⅡ、pSMAD2/3蛋白的表达分别减少22.19%、25.86%、31.85%(均P<0.05),Snail、Slug蛋白的表达分别减少17.22%、18.31%(均P<0.01),而低剪切应力+SB431542+PPG组的TGFβ1、TGFRⅡ、pSMAD2/3、Snail、Slug蛋白的表达分别增加18.94%、12.35%、19.39%、12.35%、5.79%(均P<0.05)。结论:硫化氢可以抑制低剪切力下人脐静脉内皮细胞内皮间质转化,其机制与抑制TGF-β1/TGFβRⅡ/Smad2/3信号通路有关。
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