硫化氢抑制低剪切应力诱导的内皮间质转化和动脉粥样硬化的机制研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:scetc203
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背景:低剪切应力诱导的内皮-间充质转化(Endothelial-mesenchymal transition,End MT)在动脉粥样硬化的发生发展中起着重要作用,但其机制仍有待阐明。课题组的前期研究发现H2S的外源性供体NaHS显著抑制低剪切应力诱导的ApoE-/-小鼠As斑块形成以及MEST表达,而且内皮细胞特异性过表达MEST可促进血管内皮细胞发生内皮间质转化进而加剧As病变。对MEST基因结构进行生物信息学分析发现,MEST基因上游存在锌指转录因子NFIL3特异性的识别和结合位点,同时NFIL3的60、175、208位氨基酸为半胱氨酸残基,为H2S的潜在巯基化修饰位点。H2S能否巯基化修饰这些位点?对这位点的修饰是否影响MEST的表达和End MT以及As发生发展?这些问题值得深入探讨。目的:从H2S对NFIL3的巯基化修饰及对MEST表达的调控探索其在低剪切应力诱导的End MT和As中的作用。方法:1.ApoE-/-小鼠分为对照组和NaHS组,NaHS组小鼠经腹腔注射NaHS(H2S外源性供体,剂量为56μmol/kg/d),对照组则经腹腔注射等体积的PBS;两组均进行左颈总动脉局部结扎手术,结扎其颈内动脉、颈外动脉和枕动脉,高脂饮食喂养2周,安乐处死并取其颈动脉,采用H&E和油红O染色检测颈动脉中As病变;免疫荧光检测颈动脉中MEST表达水平;2.高脂饮食喂养的ApoE-/-小鼠分为对照组和内皮细胞特异性敲低MEST组(记为AAV-MEST-RNAi组),喂养16周时安乐处死并取材,采用免疫荧光检测小鼠主动脉MEST的蛋白表达水平;全自动生化分析仪检测小鼠血脂水平;体视显微镜观察、油红O染色检测小鼠主动脉的As斑块;H&E、油红O和Masson染色检测主动脉根部As斑块病理形态;免疫荧光观察主动脉根部斑块区域α-SMA、Vimentin、CD31、VE-Cadherin蛋白表达;3.HUVECs分两种处理形式:剪切应力处理(15dyn/cm~2(生理层流剪切应力)组和2dyn/cm~2(低剪切应力组))和低剪切应力+GYY4137(H2S供体缓释剂,200mmol/L预处理HUVECs24h)处理(2dyn/cm~2组和2dyn/cm~2+GYY4137组),采用Western blotting检测细胞NFIL3、MEST、N-Cadherin、α-SMA、CD31和VE-Cadherin蛋白表达,生物素开关法检测NFIL3的巯基化水平,CHIP-q PCR检测NFIL3与MEST DNA结合水平;4.HUVECs分别转染LV-MEST-RNAi和LV-NFIL3-RNAi后进行低剪切应力处理:分为NC+2dyn/cm~2组、LV-MEST-RNAi+2dyn/cm~2组和LV-NFIL3-RNAi+2dyn/cm~2组,Western blotting检测细胞NFIL3、MEST、v WF、CD31、FAP、Vimentin、α-SMA、N-Cadherin和Tie2蛋白表达;5.GYY4137(0、100、200、400mmol/L)预处理HUVECs24h后进行低剪切应力处理,免疫荧光检测NFIL3的核转位情况;6.双荧光素酶报告基因检测NFIL3三个半胱氨酸分别突变为丝氨酸后MEST DNA的启动子活性,以及生物素开关法检测NFIL3突变前后的巯基化水平。结果:1.对照组小鼠的左颈总动脉与右颈总动脉相比,油红O红染的斑块明显增多,MEST表达增多;NaHS组小鼠的左颈总动脉与对照组小鼠的左颈总动脉相比,油红O红染的斑块明显减少,MEST表达减少;2.与Control组相比,AAV-MEST-RNAi组MEST蛋白表达减少了61.42%(P<0.05);两组小鼠的体重以及血脂无明显差异;AAV-MEST-RNAi组小鼠主动脉As病变面积减少55.69%(P<0.05)和主动脉根部斑块面积减少55.56%(P<0.01),As斑块中脂质蓄积减少,主动脉根部As斑块CD31和VE-Cadherin表达增多、Vimentin和α-SMA表达减少;3.与15dyn/cm~2组相比,2dyn/cm~2组HUVECs的NFIL3蛋白增加931.31%(P<0.01),添加GYY4137(200μmol/L)预处理后,MEST蛋白下调64.26%(P<0.01),NFIL3蛋白表达水平无明显改变,但其巯基化水平上调99.68%(P<0.01),内皮细胞标志物CD31、VE-Cadherin表达分别增加34%(P<0.01)和102.20%(P<0.05),间充质细胞标志物N-Cadherin和α-SMA表达分别减少76.47%(P<0.001)和48.40%(P<0.001);4.Lv-MEST-RNAi成功转染HUVECs,筛选MEST敲低效果最好的一组进行下一步实验;与NC+2dyn/cm~2组相比,LV-MEST-RNAi+2dyn/cm~2组的CD31、v WF和Tie2蛋白表达分别增加149.6%(P<0.05)、70.62%(P<0.05)和156.00%(P<0.05),FAP、Vimentin和N-Cadherin蛋白表达分别减少49.52%(P<0.01)、32.70%(P<0.05)和55.40%(P<0.05);Lv-NFIL3-RNAi成功转染HUVECs,筛选NFIL3敲低效果最好的一组进行下一步实验;与NC+2dyn/cm~2组相比,LV-NFIL3-RNAi+2dyn/cm~2组的NFIL3、MEST、FAP、Vimentin、α-SMA和N-Cadherin蛋白表达分别减少42.97%(P<0.05)、49.36%(P<0.01)、70.03%(P<0.01)、70.53%(P<0.05)、44.59%(P<0.05)和45.16%(P<0.05),v WF、Tie2蛋白表达分别增加81.07%(P<0.05)和186.40%(P<0.05);5.与0μΜ+2dyn/cm~2组相比,各组NFIL3都集中表达于核内,因此H2S不影响NFIL3的核转位;6.(1)与MESTp+空载对照组相比,MESTp+NFIL3-WT组MEST启动子活性上调390.10%(P<0.001);与MESTp+NFIL3-WT组相比,MESTp+NFIL3-WT+GYY组MEST启动子活性下调92.21%(P<0.01),MESTp+NFIL3-C60S组、MESTp+NFIL3-C175S组和MESTp+NFIL3-C208S组MEST启动子活性无明显变化;(2)与MESTp+NFIL3-WT+GYY组,MESTp+NFIL3-C60S+GYY组MEST启动子活性无明显变化,MESTp+NFIL3-C175S+GYY组和MESTp+NFIL3-C208S+GYY组MEST启动子活性分别上调86.85%(P<0.05)和96.87%(P<0.01);(3)与对照组相比,野生型和突变型NFIL3的巯基化水平分别上调51.18%(P<0.01)、45.46%(P<0.01)、89.03%(P<0.01)和74.60%(P<0.01)。结论:H2S通过巯基化修饰NFIL3抑制MEST转录,进而抑制低剪切应力诱导的End MT和As。
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