通心络改善慢性缺氧诱导的血管内皮细胞的损害及其作用机制

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目的:血管内皮细胞间的紧密连接是决定内皮细胞间渗出的最主要结构,这些结构由排列在胞膜和胞浆的跨膜蛋白家族(occludin和claudin)、膜周蛋白家族(ZO蛋白)等构成,起着选择性通透和维持细胞极性、内环境稳态的作用。慢性缺氧是一种常见的导致血管内皮损伤的病理因素,可通过损伤破坏内皮结构和功能引发多种心血管疾病。所以积极改善缺氧导致的血管内皮功能受损对防治心血管疾病有重要意义。通心络(Tongxinluo,TXL)为纯中药制剂,在临床上广泛应用于治疗心脑血管病,能有效改善稳定型心绞痛的发作。最近研究发现,通心络能够明显抑制缺氧条件下内皮细胞caspase-3活性的增高并减少缺氧引起的内皮细胞凋亡;通心络可通过PI-3K/Akt/HIF信号通路上调内皮HIF表达提高血管内皮细胞对缺氧的耐受性。本研究一方面从整体水平观察慢性缺氧对小鼠血管内皮细胞的影响及通心络的改善作用;另一方面在细胞水平上探讨通心络改善缺氧诱导内皮细胞损害的作用机制,为心血管疾病的防治提供一个新的靶点。方法:C57BL/6J小鼠随机分为对照组,缺氧组和通心络预孵育组,缺氧组和通心络预孵育组置于自制低压氧舱内,每天6小时,共28天。对照组每天灌生理盐水,通心络预孵育组按7.5mg/10g体重每天给予通心络超微粉混悬液灌胃。28天后检测两组小鼠耳、牙龈、皮肤微循环状况;取小鼠肺、肝、胸主动脉进行免疫组化染色。培养人心脏微血管内皮细胞,分组给予通心络和氯化钴刺激,western bolt和Real-time方法分别检测紧密连接蛋白和KLF4的表达;过表达KLF4及过表达KLF4同时孵育通心络,Western bolt和Real-time PCR检测紧密连接蛋白的表达。结果:1慢性缺氧诱导小鼠肝组织的HIF-1α表达慢性缺氧组肝组织内HIF-1α的阳性细胞数明显多于正常对照组;三组相比,通心络预孵育组小鼠肝组织内HIF-1α阳性细胞最为明显,提示通心络能提高小鼠对慢性缺氧的适应能力。2通心络诱导缺氧肺、肝组织新生血管的形成CD31是血管内皮细胞的标志因子,为了进一步观察通心络对缺氧小鼠新生血管生成的影响,我们通过免疫组化检测CD31阳性细胞的数量以评价通心络对新生血管生成的作用。结果显示,通心络预孵育组肺、肝组织内的CD31阳性细胞数及深染程度明显高于缺氧组,提示通心络可以诱导慢性缺氧小鼠的肺、肝组织内新生血管形成。3通心络不改变缺氧小鼠耳、牙龈和皮肤的微循环状况采用血液微循环检测仪检测小鼠耳、牙龈和皮肤的微循环状况。结果显示,缺氧组和通心络预孵育组小鼠的耳朵、牙龈和皮肤的微血管循环状况无明显差异。4通心络促进缺氧诱导的内皮细胞增殖为进一步探讨通心络促进慢性缺氧小鼠血管新生的分子机制,我们以体外培养的血管内皮细胞为研究对象,以氯化钴作为缺氧诱导因素,CCK-8法观察通心络对缺氧内皮细胞增殖的影响。结果显示,通心络预孵育可以显著增加内皮细胞数量,说明通心络可以浓度依赖性的促进缺氧诱导的内皮细胞增殖。5通心络促进内皮细胞成血管内皮细胞血管生成实验结果显示,通心络预孵育组细胞与缺氧组相比,血管内皮细胞排列成血管网状结构,细胞间的连接加强。提示,通心络可以促使缺氧状态下的内皮细胞成血管。6通心络促进缺氧小鼠主动脉内皮细胞紧密连接蛋白和KLF4的表达血管紧密连接蛋白是决定血管内皮细胞间渗出的最主要结构蛋白,进一步研究发现,与缺氧组相比,通心络预孵育可以显著提高血管内皮紧密连接蛋白occludin,claudin1和KLF4的表达,对ve-cadherin和beta-catenin的表达影响不明显。提示通心络诱导缺氧主动脉内皮细胞紧密连接蛋白的表达可能与KLF4有关。7KLF4可能介导通心络诱导的内皮细胞紧密连接蛋白occludin和claudin1的表达Real-time PCR和Western blot结果显示,通心络预孵育可以显著诱导HIF-1a、ve-cadherin、claudin1和KLF4的表达。过表达KLF4,ve-cadherin和beta-catenin的表达没有变化,occludin和claudin1的表达下降。通心络预孵育后过表达KLF4, occludin和claudin1的表达明显高于KLF4过表达组。上述结果提示,过表达KLF4抑制occludin和claudin1的表达(或影响不大),通心络预孵育逆转了KLF4的作用,显著促进occludin和claudin1的表达,提示通心络可能通过某种作用机制改变了KLF4的修饰状态。9通心络诱导紧密连接蛋白occludin和claudin1表达与促进KLF4磷酸化有关。为了进一步明确通心络与KLF4之间的关系,我们用免疫共沉淀检测了KLF4的磷酸化修饰状态,结果显示,通心络可以促进KLF4磷酸化,提示,通心络诱导紧密连接蛋白occludin和claudin1表达与促进KLF4磷酸化有关。结论:1通心络能提高慢性缺氧小鼠肝组织对缺氧的适应能力。2通心络诱导慢性缺氧小鼠肺、肝组织中新生血管生成。3通心络可以促进氯化钴诱导的内皮细胞增殖。4通心络促进内皮细胞缺氧状态下成血管。5通心络不改变慢性缺氧小鼠耳、牙龈和皮肤的微循环状况。6通心络促进慢性缺氧小鼠胸主动脉紧密连接蛋白和KLF4的表达。7通心络通过促进KLF4的磷酸化来诱导紧密连接蛋白occludin和claudin1的表达。
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