高糖对人脐静脉内皮细胞sFlt-1、LOX-1表达的影响以及茶多酚的干预作用

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目的:目前糖尿病的主要慢性并发症涉及心脏、视网膜、肾脏、足及神经都和血管损伤有关。糖尿病血管病变的发病机制主要有蛋白激酶(protein kinase PKC)的激活,糖基化终末产物的堆积,多元醇代谢通路异常,氧化应激学说,炎症反应,多种细胞因子参与等等。氧化应激学说是目前比较公认的发病机制之一,而且趋向认为氧化应激很可能是上述机制的始动因素。高糖刺激下氧自由基清除能力下降,导致氧化产物堆积,氧化应激可能引起PKC激活,糖基化产物增加,多元醇通路等多条代谢途径异常。血管病变的发生涉及多因素关联作用的结果,但血管内皮细胞损伤则是关键靶细胞。糖尿病患者的血管在缺氧和高糖状态下均可促进血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的产生,从而引起血管内皮细胞的增生及新生血管形成。因此,VEGF在糖尿病血管病变的发病过程中具有十分重要的作用。可溶性血管内皮生成因子受体1(soluble fms-like tyrosine kinase-1, sFlt-1)是脐静脉内皮细胞表达的一种VEGF的相应的结合受体,它通过与血管内皮细胞表面的受体竞争性结合VEGF,阻断其生物学活性,可抑制血管内皮细胞的增生和新生血管的形成。蔡海瑞等人的研究证实,人脐静脉内皮细胞(human umbilical veinendothelial cell,HUVEC)也可表达sFlt-1,但目前关于sFlt-1的研究主要集中在糖尿病视网膜病变,sFlt-1在糖尿病周围血管病变中是否也存在相似的作用目前研究极少。另外内皮细胞损伤也可使血浆的低密度脂蛋白透过损伤的内皮细胞集聚在内皮下间隙并被氧化,引起内皮细胞活化,氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)导致内皮功能障碍,泡沫细胞形成从而引发动脉粥样硬化,Sawamura等在1997年发现新型内皮细胞ox-LDL特异受体,即血凝素样氧化低密度脂蛋白受体1(Lectin-like oxidized low-density lipoproteinreceptor-1(LOX-1),介导ox-LDL的生物学活性,在AS中发挥重要作用,从而引发血管病变,但在高糖环境下是否可引起内皮细胞表达LOX-1增多,目前国内外报道较少。茶多酚作为一种广泛的抗氧化剂,对脐静脉内皮细胞也不例外。陈露露等人的研究已证实茶多酚能有效抑制高糖所致内皮细胞氧化损伤。分裂原激活的蛋白激酶(mitogen activated proteinkinases,MAPK)家族是非常保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是信号转导过程中一组主要的信号分子,在发育和疾病发生过程中起重要作用。该家族有4个成员,即细胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinasel/2,ERK1/2),c-jun N端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)/应急激活的蛋白激酶(stre activated protein kinase,SAPK),p38MAPK,ERK5/BMK1(bigmitogen-activated protein kinase,BMKl)。p38蛋白激酶是由Han等用内毒素刺激哺乳动物细胞,从中分离纯化的酪氨酸磷酸蛋白激酶。p38是MAPK家族控制炎症反应最重要的成员,它可因生理性应激、脂多糖、渗透性应激和紫外线照射而激活。本实验通过不同浓度的茶多酚及p38MAPK抑制剂SB203580作用于高糖体外培养HUVEC细胞48小时,观察sFlt-1、LOX-1的表达活性,探讨高糖引起sFlt-1、LOX-1表达变化的机制以及茶多酚的保护作用,以及上述指标是否通过p38MAPK信号通路表达,有可能为糖尿病血管病变的预防和治疗找到新的途径。方法:提取新生儿脐带,经过胰酶消化后获取脐静脉内皮细胞,原代培养,达80%以上融合时予以传代培养,采用3-5代细胞用于下一步实验。选取生长状态良好的对数期细胞入组。实验分为15组:正常对照组(glucose5.5mmol/L,DMEM培养液),高糖组(glucose30mmol/L,DMEM培养液),茶多酚(TP)干预组:浓度分别为10mg/L、20mg/L、30mg/L,p38MAPK抑制剂组SB203580浓度分别为10μmol/L、15μmol/L、20μmol/L,分别加入正常对照组及高糖组,高渗组(甘露醇浓度24.5mmol/L+葡萄糖浓度5.5mmol/L),除高渗对照组外,各药物组均在高糖处理前30分钟分别加入药物,每组4孔细胞,加入药物后继续培养48小时后,观察HUVEC细胞的形态,MTT法检测生存活力,RT-PCR及Elisa法分别检测sFlt-1及LOX-1mRNA表达水平及sFlt-1蛋白表达量。结果:1同正常对照组相比,甘露醇组细胞活性虽然有所降低,但是没有统计学差异(P>0.05);正常+茶多酚组同正常对照组相比,10mg/L浓度组细胞活性降低,30mg/L浓度组细胞活性明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05),20mg/L浓度组细胞活性同正常对照组无明显差异(P>0.05);高糖组的细胞活性则明显受到抑制,差异有统计学意义(P<0.05);以不同浓度的茶多酚进行干预,发现各个浓度组较高糖组均有统计学差异(P<0.05)。(Table1)与单纯高糖组比,HG+10mg/L TP组细胞活力下降(P<0.05),HG+20mg/L TP组细胞活力活力升高但仍低于正常对照组(P<0.05),HG+30mg/L TP组细胞活力较单纯高糖组明显升高(P<0.05),但较正常对照组仍偏低,且差异具有统计学意义。故TP的浓度选择20mg/L(此浓度对正常糖中的细胞活力无影响且能够降低高糖环境对细胞活力影响)为最适实验剂量,作为以下实验的作用浓度。NG+p38MAPK抑制剂(10μmol/L,15μmol/L,20μmol/L)组HUVECs活力均较正常对照组有所降低,但差异无统计学意义(P>0.05),且三组中以NG+15p38抑制剂组的细胞活力最强,HG+p38抑制剂组(10μmol/L,15μmol/L,20μmol/L)组HUVECs活力均较单纯高糖组升高但仍低于正常对照组(P<0.05),且三组之间细胞活力无差异,故p38MAPK抑制剂的浓度选择15μmol/L为最佳剂量,以作为以下实验的作用浓度。2与正常对照组相比,高渗组的sFlt-1mRNA及蛋白含量虽有所降低,但差异无统计学意义(P>0.05);高糖组的sFlt-1mRNA及蛋白表达明显减低,差异有统计学意义(P<0.05)。加入茶多酚干预后,高糖组及正常对照组的表达量均增加,且分别与干预前相比均有统计学差异(P<0.05)。3与正常对照组相比,高糖组的LOX-1mRNA表达量增加,差异有统计学意义(P<0.05)。加入茶多酚干预后,LOX-1mRNA表达均下降,但正常对照组加茶多酚与干预前差异无统计学意义,高糖组加入茶多酚后,差异有统计学意义(P<0.05)。4与正常对照组相比,高糖组p38MAPK蛋白浓度增加,差异有统计学意义,加入茶多酚后,其表达量下降,差异有统计学意义。分别与正常对照组及高糖组相比较,加入p38MAPK抑制剂SB203580后,sFlt-1mRNA、蛋白及LOX-1mRNA几乎无表达。结论:1高糖环境可以引起脐静脉内皮细胞sFlt-1的表达活性降低,LOX-1含量增加,两者可能在糖尿病血管病变的进程中发挥重要作用。2茶多酚可以明显降低高糖诱导的脐静脉内皮细胞LOX-1的高表达并上调sFlt-1的表达,减轻高糖对脐静脉内皮细胞的损伤作用,减少动脉硬化的发生及新生血管的形成。3p38MAPK在高糖环境下可被激活,其抑制剂可明显抑制LOX-1及sFlt-1的表达量,表明高糖诱导的HUVEC的LOX-1及sFlt-1的表达变化可能通过p38MAPK通路。
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