1,25(OH)2D3在高糖诱导人内皮细胞间充质转化中的作用及机制

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背景:糖尿病是威胁人类健康的慢性疾病之一,其中糖尿病血管病变(包括大血管病变和微血管病变)累及心血管成为糖尿病患者死亡的重要诱因。1α,25-二羟基维生素D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3,1,25(OH)2D3)是维生素D经由肝脏和肾脏的羟基化激活后主要的活化形式。1,25(OH)2D3不仅参与调节矿物质代谢,在细胞分化、细胞增殖和机体的免疫调节中也起到重要作用。有研究表明,大多数糖尿病病人存在明显的维生素D缺乏,同时维生素D不足或缺乏与心肌梗死、充血性心力衰竭和钙化性主动脉狭窄等疾病相关,此外,在结肠癌中,1,25(OH)2D3可通过调控Wnt/β-catenin信号通路抑制癌细胞的上皮间充质转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)。内皮细胞向间充质细胞转化(endothelium-to-mesenchymal transition,EndMT)属于EMT的特殊类型,当发生EndMT时,内皮细胞的形态、相关分子蛋白表达、运动能力也随之改变。有证据表明,与高血糖相关的EndMT是动脉粥样硬化的重要诱因。但关于1,25(OH)2D3对糖尿病患者通过抑制EndMT具有治疗效应及其可能机制并无相关研究,且高糖诱导EndMT的机制尚不明确。目的:1.观察1,25(OH)2D3对高糖诱导人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)的EndMT的作用。2.初步探讨1,25(OH)2D3抑制由高糖诱导的EndMT的机制。方法:第一部分,用不同浓度的葡萄糖刺激HUVEC,利用MTT实验、蛋白免疫印迹(Western blot,WB)、形态学观察、划痕实验和transwell小室侵袭实验,分别观察不同时间、不同浓度的葡萄糖刺激下HUVEC细胞的增殖率变化、EndMT标志蛋白表达的变化、细胞形态学变化、以及细胞运动迁移能力的变化;确定高糖诱导EndMT的条件后予以1,25(OH)2D3干预,采用WB、形态学观察、划痕实验和transwell小室侵袭实验,观察高糖模型在1,25(OH)2D3干预后细胞EndMT标志蛋白表达的变化、细胞形态学变化、以及细胞运动迁移能力的变化。第二部分,采用WB分别检测高糖模型中Wnt/β-catenin信号通路蛋白的表达、敲低β-catenin蛋白表达后EndMT标志蛋白的表达变化,划痕实验和transwell小室侵袭实验分别观察敲低β-catenin蛋白表达前后细胞运动迁移能力的变化;最后,采用WB进一步对高糖模型在1,25(OH)2D3干预后Wnt/β-catenin信号通路蛋白的表达变化进行检测,同时分别检测高糖模型、敲低β-catenin蛋白表达后的高糖模型以及1,25(OH)2D3干预的高糖模型中维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)的蛋白表达变化,利用免疫共沉淀验证VDR和β-catenin的相互结合,最后对VDR和β-catenin蛋白的表达进行亚细胞定位的检测。结果:MTT实验、WB、细胞形态学观察、细胞划痕实验和transwell小室侵袭实验的结果显示在60 mmol/L的葡萄糖浓度下培养72 h细胞发生了EndMT,表现为内皮细胞标志蛋白表达减少、间充质细胞标志蛋白表达增多,细胞向纺锤丝变化,细胞的运动迁移能力增加。在高糖模型中加入1,25(OH)2D3干预后,EndMT现象被抑制,表现为内皮细胞标志蛋白表达增加、间充质细胞标志蛋白表达减少,形态部分恢复至正常的铺路石样形态,细胞的运动迁移能力减弱。β-catenin和活化β-catenin蛋白在高糖模型中表达增加,在敲低β-catenin蛋白表达后的高糖模型中,EndMT现象被抑制,表现为内皮细胞标志蛋白表达增加、间充质细胞标志蛋白表达减少,细胞的运动迁移能力减弱。WB检测进一步表明1,25(OH)2D3干预的高糖模型中β-catenin和活化β-catenin蛋白表达下降,高糖模型中VDR蛋白表达显著降低,敲低β-catenin蛋白表达后的高糖模型与1,25(OH)2D3干预的高糖模型中VDR的表达增加。免疫共沉淀的结果表明VDR和β-catenin在HUVEC中存在相互作用。WB检测VDR和β-catenin蛋白的亚细胞定位的结果表明:在高糖模型中给予1,25(OH)2D3干预后,VDR的胞核表达明显增加,β-catenin蛋白在胞核中的表达明显减少。结论:1.体外高糖刺激通过激活Wnt/β-catenin信号通路诱导HUVEC发生EndMT;1,25(OH)2D3可以抑制由高糖诱导的EndMT。2.1,25(OH)2D3可能通过上调VDR蛋白的表达间接抑制Wnt/β-catenin信号通路,从而抑制高糖诱导的EndMT。
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