自噬在κ-阿片受体兴奋抗低氧性肺高压中的作用及机制

来源 :中国人民解放军空军军医大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yxs
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背景:肺高压(pulmonary hypertension,PH)是一种临床常见的病理过程,也是临床多种心肺疾病常见的并发症,低氧性肺高压(hypoxic pulmonary hypertension,HPH)是其中一种重要的类型。HPH的基本特征是肺动脉血管的收缩和重构,导致右心衰竭和死亡[1-3],但是其发病机制尚不清楚。以往研究证明肺动脉平滑肌细胞(pulmonary artery smooth muscle cell,PASMC)的增殖是肺血管重构发生的关键因素[4-6]。因此,抑制低氧时PASMC的增殖和血管的重构是防治HPH的重要措施之一。κ-阿片受体(κ-opioid receptor,κ-OR)在心血管系统中广泛存在[7]。我们课题组前期发现,κ-OR选择性激动剂U50,488H能够通过兴奋κ-OR发挥抗心肌缺血再灌注损伤的作用。此外还发现,κ-OR在肺动脉上也有表达并且在低氧时其表达明显增高[8]。进一步实验表明U50,488H可兴奋κ-OR发挥抗HPH的作用,但是其具体作用机制尚不清楚。自噬是一种细胞适应性的降解过程,在生理与病理状态下都发挥着重要的作用。自噬一方面可以清除细胞内的毒性物质、病原体以及受损的细胞器等,从而维持细胞的正常代谢平衡和内环境的稳态;另一方面外界刺激可能会引发过度的自噬,破坏了细胞环境的稳态,进而引发某些疾病。近年来的研究发现PH病人和HPH小鼠的肺组织中自噬的标志性蛋白LC3B的表达均升高,说明可能自噬与HPH的发生关系紧密,随后有研究证实使用自噬抑制剂氯喹可能具有抗HPH的作用。那么κ-OR兴奋后抗HPH的作用机制是否与自噬有关呢?我们进一步检索文献表明,μ-OR的兴奋能够抑制脂多糖诱导的骨髓巨噬细胞的自噬[9],但是κ-OR的兴奋是否对PASMC的自噬有调节作用仍不清楚。为此,我们利用HPH的整体和细胞模型,观察了PASMC自噬在κ-OR兴奋抗HPH中的作用及机制。目的:(1)探究κ-OR兴奋在抗HPH中的作用;(2)探究自噬在HPH中的作用;(3)探究自噬在κ-OR兴奋抗HPH中的作用及机制。方法:(1)将雄性SD大鼠置于低压低氧箱(大气压50 kPa,氧浓度约10%)中,每天低氧的时间为8 h,连续3周。低氧处理结束后,进行血流动力学检测,研究κ-OR选择性激动剂U50,488H、κ-OR选择性阻断剂nor-BNI以及自噬抑制剂氯喹对HPH大鼠的平均肺动脉压力(mean pulmonary arterial pressure,mPAP)和右心室压力(right ventricle pressure,RVP)的影响。(2)用HE染色检测U50,488H、nor-BNI以及氯喹对于HPH大鼠肺血管重构的影响。(3)对PASMC进行原代和传代培养,置于低氧培养箱(93%N2,5%CO2,2%O2,37℃)中24 h建立HPH细胞模型。(4)用CCK8试剂盒检测U50,488H、nor-BNI以及氯喹对低氧时PASMC增殖的影响。(5)用流式细胞术检测U50,488H、nor-BNI和氯喹对低氧时PASMC凋亡的影响。(6)用Western blotting检测组织和细胞中的β-actin、LC3B、p62、Beclin-1、caspase3、p-mTOR、mTOR、p-AMPK、AMPK蛋白分子表达。(7)用mRFP-GFP-LC3荧光双标腺病毒转染PASMC检测细胞自噬过程的变化。结果:一、κ-OR兴奋在抗HPH中的作用(1)慢性低氧3周后,大鼠的mPAP和RVP都有显著的提高,肺血管的厚度增加,管腔减小;在细胞水平,低氧24 h可诱导PASMC显著增殖,表明成功建立了动物以及细胞的HPH模型。(2)k-OR选择性激动剂U50,488H能够通过兴奋k-OR逆转慢性低氧引起的mPAP和RVP的增加,抑制低氧引起的肺小动脉的结构重构,k-OR选择性阻断剂nor-BNI能够阻断以上U50,488H的作用。(3)在细胞水平,U50,488H可以剂量依赖性地抑制低氧诱导的PASMC的增殖并促进其凋亡,这种作用可以被nor-BNI所阻断。二、自噬在HPH中的作用(1)低氧能够诱导HPH的形成,低氧前给予自噬抑制剂氯喹能够降低HPH大鼠的mPAP和RVP,抑制HPH大鼠肺血管的重构。(2)在细胞水平,低氧前给予自噬抑制剂氯喹,不仅可以抑制低氧诱导的PASMC的增殖,还能够促进它的凋亡。三、自噬在κ-OR兴奋抗HPH中的作用及机制(1)低氧3周后,检测肺动脉自噬分子LC3B、Beclin-1和p62的表达,发现与正常组即常氧组相比,HPH大鼠肺动脉的LC3B-II/-I的比值与Beclin-1的表达明显增高而p62的表达降低,说明低氧诱导自噬水平增高。(2)与低氧组相比,低氧前预先给予U50,488H可显著降低肺动脉LC3B-II/-I的比值和Beclin-1的表达,同时增加p62的表达,表明U50,488H能够抑制HPH大鼠的自噬。(3)在细胞水平,低氧时PASMC自噬水平升高。Western blotting以及mRFP-GFP-LC3荧光结果提示,低氧前预先给予U50,488H能够浓度依赖性的抑制低氧时PASMC的自噬,这种作用可以被nor-BNI所阻断。(4)低氧时U50,488H可以通过抑制自噬来达到抗PASMC增殖和诱导PASMC凋亡的作用。(5)低氧可提高PASMC的AMPK的磷酸化和mTOR的去磷酸化,而U50,488H则能够逆转低氧诱导的这种变化,U50,488H这种作用可被nor-BNI所阻断。(6)AMPK选择性激动剂AICAR和mTOR选择性阻断剂rapamycin都能够减弱低氧时U50,488H对PASMC自噬的抑制作用。结论:(1)κ-OR兴奋具有抗HPH的作用。(2)低氧可促进PASMC自噬,而后者可导致PASMC的增殖和降低PASMC的凋亡,最终导致HPH的发生。(3)κ-OR兴奋能够通过抑制AMPK-mTOR信号通路进而抑制自噬,降低了低氧时PASMC的增殖并且促进了PASMC的凋亡,最终达到抑制肺血管的重构和抗HPH的作用。
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