p53在能量限制抑制腹主动脉瘤发生中的作用

来源 :中国人民解放军陆军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liwl11
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背景和目的:腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)是一种退行性血管病变,以进行性局部腹主动脉扩张为特征。由于瘤体破裂,在人群中常引起很高的死亡率。由于缺乏有效的药物干预手段,临床上一般建议进行外科手术治疗,以防止大型AAA破裂。血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)可通过激活下游信号分子,诱发氧自由基生成、炎性因子表达和基质金属蛋白酶合成,导致腹主动脉壁炎症反应,从而导致弹性蛋白的降解和动脉中膜的坏死,致使瘤体逐渐扩张,形成动脉瘤。能量限制(caloric restriction,CR)是指在保证机体基本营养需求的前提下,降低机体约30%40%的能量摄入。作为一种方便的饮食干预措施,在人类和灵长类动物中,长期能量限制可显著降低心脑血管疾病的发病率。最近的研究表明,能量限制作为一种非药物干预手段,可抵抗AngⅡ诱导的AAA形成。因此,能量限制作为重要的保护因素,阐明其抵抗AAA形成的机制,对预防AAA破裂风险和降低其致死率,都具有重要的现实意义。AAA的形成过程中,常伴随着血管平滑肌细胞(VSMCs)的衰老。衰老的血管平滑肌细胞分泌一系列的细胞因子、趋化因子以及蛋白酶类,从而参与了血管结构和功能失调,并促进AAA的发生发展。p53作为细胞内重要的转录因子,通过其表达及修饰状态的改变调控众多重要下游分子从而参与调节多种细胞行为,在维持细胞稳态和基因组稳定中发挥重要作用。p53的缺失或突变可引起肿瘤发生,而过度激活则导致细胞衰老和凋亡。研究证据表明,p53依赖的血管平滑肌细胞衰老是腹主动脉瘤(AAA)的关键病理过程。先前的研究表明,AAA形成过程中常伴随着血管平滑肌细胞内p53的过度表达。但是,p53在能量限制拮抗AAA形成中扮演的角色仍然是未知的。线粒体是细胞内ATP产生和氧化还原作用的关键场所,线粒体的数量、分布及活性的精确调控是维持细胞稳态的重要因素,其功能失常是细胞衰老的主要原因之一。研究表明,细胞内适当的p53表达水平对于线粒体的正常运转起着决定性的作用。p53水平的过高和过低均能引起线粒体功能失常,线粒体氧化呼吸链功能受损导致氧化应激产物ROS过量产生,加重了血管炎症和衰老的发生。研究显示,能量限制可以明显抑制Ang II诱导的小鼠主动脉中的p53表达增加,但是能量限制是否通过调控p53抑制线粒体的功能失常拮抗血管衰老还有待进一步深入探索。材料和方法:本研究拟对p53在能量限制抑制AAA发病中的作用进行探讨,分为离体实验和在体实验两部分。离体实验以小鼠的原代血管平滑肌细胞为研究对象。在体实验采用C57BL/6J背景的野生型小鼠(P53+/+)和P53基因敲除(P53-/-)小鼠,限制能量摄入或自由摄食喂养12周后,实验组给予Ang II微泵输注4周,诱导AAA形成,对照组给予输注等量生理盐水。1.对p53+/+和p53-/-小鼠进行12周的能量限制,检查小鼠体重、血压、糖代谢等基本指标;2.检测各组小鼠AAAs的罹患率以及动脉最大直径、重量与体重比,Van Gieson染色检测各组小鼠主动脉弹性蛋白破坏情况;3.SA-β-gal染色和活性测定检测血管壁细胞的衰老情况;用DHE染色检测细胞内ROS的生成,试剂盒检测细胞内ATP、H2O2的含量。4.采用高分辨率线粒体呼吸功能测定系统(O-2k)检测CR-p53-/-小鼠血清处理后的血管平滑肌细胞线粒体呼吸功能的影响。结果:1、与AL相比,CR可改善小鼠的葡萄糖代谢、降低小鼠体重,但是对血压无明显影响,p53基因敲除不影响CR在体重、糖代谢方面的有益作用;2、CR抑制野生型小鼠的AAA发生,但显著增加了p53-/-小鼠AAA的形成,导致动脉直径和主动脉体重比增大,并伴随弹性蛋白的破坏和片段化;3、CR显著增加了p53-/-小鼠腹主动脉壁的衰老,细胞及线粒体内活性氧ROS生成增加,ATP生成显著减少;4、线粒体呼吸功能分析显示,在CR小鼠血清处理的血管平滑肌细胞,p53敲除导致线粒体呼吸链上复合酶体IV功能下降。结论:1、CR以p53依赖的方式降低Ang II诱导的小鼠AAA形成。在p53基因缺失的背景下,CR相反加剧了Ang II诱导的AAA形成。2、p53基因敲除导致线粒体呼吸链上复合酶体IV功能失调,加重了VSMCs氧化应激,炎症反应和衰老,阻断了CR对AAA的保护作用。p53依赖的线粒体正常功能在调节CR对AAA形成的保护作用中发挥关键作用。
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