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动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)是严重危害人类健康的血管疾病,其发病机制较为复杂,迄今为止提出了多种病源学说,但具体原因尚未完全阐明。新近有研究结果显示蛋氨酸(methionine)代谢中间产物S-腺苷同型半胱氨酸(S_adenosvlhomocvsteine,SAH)在As形成过程中发挥重要的作用,而另一代谢中间产物同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)的升高可能只是一个伴随现象。近年来,遗传物质DNA甲基化这一基因组表遗传修饰(epigenetic modi6cation)作为基因表达沉默的重要机制逐渐被人们认识,基因组表遗传修饰导致As相关基因转录失调在As形成过程中扮演重要角色。研究发现As形成过程中基因DNA甲基化的一个显著特点是整体基因组的低甲基化与部分特异基因启动子CpG岛的高甲基化并存。蛋氨酸代谢产物SAH能反馈抑制甲基转移酶(methVhransferase,MT)的活性,SAH是否通过影响DNA甲基化而导致基因表达改变,损伤血管内皮细胞的功能,进而促进As的发展值得深入探讨。本研究以人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)为实验模型,考虑到SAH不能直接通过哺乳动物的细胞膜进入胞内发挥作用,应用SAHH抑制剂3-deazaadenosine(DZA)作为干预手段,从细胞形态学、增殖凋亡能力、氧化应激及炎性分子表达等方面探讨胞内SAH升高对血管内皮细胞的损伤效应,并进一步从DNA甲基化这一角度深入探讨其作用机制,明确SAH在心血管疾病中的作用,为高蛋氨酸摄入引起血管损伤或心血管疾病机制提供新的理论和实验依据,并为临床营养防治As提供新的途径和理论依据。方法永生化的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)由浙江大学医学院附属第二医院心内科陈鹏教授惠赠。HUVEC细胞经50gmol/L、100gmol/L或200gmol/L的DZA处理24、48、72h,对照组用等体积的灭菌双蒸水代替DZA。利用光学显微镜观察细胞形态学变化,电子显微镜观察细胞器超微结构变化,反相高效液相色谱法(reversed phase high-performanceliquid chromatography,RP-HPLC)测定胞内SAH浓度,荧光偏振免疫分析法(fluorescence polarization immunoassay,FPIA)测定Hcy的浓度,细胞计数法、MTT及流式细胞仪检测细胞生长增殖能力,脱氧核糖核酸转移酶缺口术端标记法(TdT mediated dUTP nick ending labelling,TUNEL)法和流式细胞仪检测细胞凋亡率,羟胺法测定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的活性,酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein,MCP-1)的表达,蛋白印迹法(westernblot)检测雌激素受体-α(estrogen receptor-alpha,ER-α)蛋白的表达,荧光定量RT-PCR法检测DNA甲基转移酶-1(DNAmethyltransferase-1,DNMTl)、ER-α、MCP-1、EC-SOD mRNA的表达,胞嘧啶延伸法检测整体基因组DNA甲基化,甲基化特异PCR(methylation special PCR,MSP)法检测ER-α、MCP-1、胞外超氧化物歧化酶(extracellular superoxide dismutase,ec—sod)基因启动子甲基化。采用SPSS10.0软件包进行数据处理和统计分析,应用WORD Excel软件绘图。
1.HUVEC细胞经DZA处理后细胞密度明显减少,排列稀疏,细胞呈现不同程度的收缩,形态显得瘦小而不规则,两极出现多个细长的突起,核周出现大量脂滴聚集,核固缩,染色质边聚且肿胀,线粒体变形,内质网扩张,核膜皱褶,核变性。
2.对照组胞内SAH的浓度为1.32±0.35 nmol/mg protein,随着DZA作用浓度的增加,胞内SAH的浓度逐渐升高(P/G<,0>期(由正常对照的53.46±12.35﹪上升至58.21±13.24﹪~86.20±13.57﹪),而S期细胞数减少(由正常对照的35.19±8.96﹪下降至33.18±8.55﹪~8.10±2.46﹪)。
4.对照组HUVEC细胞的凋亡率为O.55±0.15﹪,经DZA处理后,其凋亡率增加到2.53±0.56﹪~19.98±3.46﹪,提示DZA能促进HUVEC细胞凋亡(P/G<,0>期,并出现凋亡特征。胞内SAH含量升高能降低DNMT1的表达,对EC-SOD、MCP-1、ER-α表达的调节作用并不是通过影响基因启动子的甲基化状态而实现的,但与细胞整体基因组的甲基化水平降低有关。实验结果提示胞内SAH的升高能导致血管内皮细胞的损伤,细胞增殖能力下降,抗氧化能力降低,炎性分子的表达升高,SAH可能是As形成过程中的潜在生物标志分子。