钙敏感受体通过胱硫醚-γ-裂解酶调控内源性H2S抑制巨噬细胞泡沫化的机制研究

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动脉粥样硬化(AS)是心脑血管疾病的主要病理基础,其主要表现为大动脉及中动脉的血管内壁出现脂质沉积,形成分散的或成片的粥样斑块,造成动脉管腔狭窄,随后斑块破裂出血,可以在狭窄的动脉内形成血栓,导致缺血性脑卒中、心肌梗死的发生。引起AS的原因很复杂,除高血压外,脂质代谢紊乱,炎症反应以及自身免疫也是重要因素。所以,预防AS的发生并防止其发展,对防治心脑血管疾病有重要意义。  硫化氢(H2S)是新发现的一种内源性气体信号分子。内源性H2S是机体多种细胞内半胱氨酸在胱硫醚-β-合成酶(CBS)、胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)和半胱氨酸转移酶催化作用下产生的。其中CSE能大量地表达于血管平滑肌细胞(VSMC-s)、动脉内皮细胞(ECs)和单核源性巨噬细胞并产生H2S,是心血管系统H2S的主要来源,而CSE催化产生的内源性H2S不但在扩张血管、促进凋亡和抑制增殖等方面起作用,还在AS的形成过程中起到重要作用。  钙敏感受体(CaR)是G蛋白偶联受体家族中C家族的成员。已有研究报道CaR在巨噬细胞中不仅存在表达,而且能够通过G蛋白-PLC-IP3通路引起细胞内Ca2+含量的增加,细胞内Ca2+含量的增加又可以通过Ca2+/CaM通路增强钙调蛋白(CaM)的活性,从而抑制巨噬细胞向泡沫细胞的转化。还有研究报道高表达的CaM可以通过提高CSE的活性,促进H2S的生成来抑制泡沫细胞的形成。但CaR是否能够通过促进巨噬细胞内CSE的表达和H2S的分泌来抑制泡沫细胞的形成尚不得而知。 PI3K/Akt信号通路是维持细胞生存、增殖最重要的信号传导通路之一,可以直接影响AS的发生发展。研究证实CaR可以通过影响PI3K/AKT信号通路的传导来抑制巨噬细胞向泡沫细胞的转化,但CaR调控PI3-K/AKT信号通路传导的具体机制尚不清楚。因此,本文以巨噬细胞作为研究对象,利用ox-LDL诱导泡沫细胞形成,探讨高表达的CaR是否能够通过增强CSE的表达及促进H2S的分泌来抑制巨噬细胞向泡沫细胞的转化,同时研究CaR调控CSE的表达是否与CaM有关。  材料与方法:  一、实验材料  细胞株  THP-1人单核巨噬细胞购自中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所,该细胞株属人类单核细胞系。  二、主要研究方法  1、细胞培养及建立泡沫细胞模型  2、敏感硫电极法检测巨噬细胞中H2S含量的变化。  3、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)测定巨噬细胞内游离钙的变化。  4、HPLC测定细胞内胆固醇含量及油红O染色检测阳性细胞的相对含量。  5、ELISA法检测细胞因子IL-10、MIF和TNF-a的分泌情况。  6、RT-PCR、Q-PCR法检测各组细胞中CaR和CSE的表达。  7、Western blot法检测各组细胞中CaR、CSE、PI3K、p-AKT、CD36和AC-AT-1的表达。  8、统计学处理:所有数据均用SPSS13.0软件进行统计分析,所得结果用均数±SD表示,采用ANOVA分析。P<0.05认为有显著性差异并在统计学上有意义。  结果:  1、敏感硫电极法检测H2S的相对含量结果显示:与空白对照组比较,CaR激动剂GdCl3(10ug/ml)组和NaHS(70ug/ml)组作用泡沫细24、48和72h后,H2S的相对含量明显增加(P<0.05),但当其作用超过48h以后这种促进H2S分泌的作用不再明显增强;而CaR抑制剂NPS2390(50ug/ml)组作用泡沫细胞24、48和72h后,细胞H2S的相对含量明显降低(P<0.05),但当其作用超过48h以后这种抑制H2S分泌的作用不再明显增强。与空白对照组比较,GdCl3组作用泡沫细胞48后H2S的相对含量明显增加(P<0.05);而GdCl3+CSEsiRNA组和CSEsiRNA组H2S的相对含量明显降低(P<0.05)。  2、油红O染色检测和HPLC检测结果显示:与空白对照组比较,GdCl3和NaHS组作用泡沫细胞24、48和72h后,巨噬细胞泡沫化程度均明显降低(P<0.05),但当其作用超过48h以后这种抑制巨噬细胞向泡沫细胞转化的作用不再明显增强;而NPS2390组作用泡沫细胞24、48和72h后,巨噬细胞泡沫化程度明显增加(P<0.05),但当其作用超过48h以后这种促进巨噬细胞向泡沫细胞转化的作用不再明显增强。  3、ELISA法检测作用24、48和72h后的各组细胞上清中IL-10、TNF-a和MIF的分泌情况:结果显示,与空白对照组比较,GdCl3和NaHS组细胞上清中TNF-a和MIF含量均明显降低,而IL-10的含量明显增多(P<0.05);NPS2390组细胞培养的上清中TNF-a和MIF的含量均明显增加,而IL-10的含量明显降低(P<0.05)。  4、RT-PCR、Q-PCR、Western blot法检测CaR和CSE的表达情况:结果显示,与空白对照组比较,GdCl3组CaR和CSE的表达均明显增加,而CD36和A-CAT-1的表达被明显抑制(P<0.05);NPS2390组CaR和CSE的表达均明显被抑制,而CD36和ACAT-1的表达被明显增强(P<0.05);NaHS组CaR和CSE的表达无明显变化,而CD36和ACAT-1的表达被明显抑制(P<0.05)。  5、RT-PCR、Q-PCR和Western blot检测CSE、PI3K和p-AKT的表达情况:结果显示,与空白对照组比较,GdCl3组明显增强CSE的表达,而PI3K和p-AKT的表达被明显抑制;CaM抑制剂(U73122)组和GdCl3+CaM抑制剂(U73122)组PI3K和p-AKT的表达被明显增强,而CSE的表达被明显降低(P<0.05)。  6、LSCM检测作用48h后的各组细胞Ca2+荧光强度变化,结果显示:与空白对照组比较,GdCl3组、U73122组和GdCl3+U73122组细胞质内Ca2+荧光强度均明显增加(P<0.05)。  7、敏感硫电极法检测H2S的相对含量结果显示:与空白对照组比较,GdCl3组作用泡沫细胞48后H2S的相对含量明显增加(P<0.05);而U73122组和GdCl3+U73122组H2S的相对含量明显降低(P<0.05)。  8、油红O染色检测和HPLC检测结果显示:与空白对照组比较,GdCl3组作用泡沫细胞48h后,巨噬细胞泡沫化程度明显降低(P<0.05),而U73122组和GdCl3+U73122组巨噬细胞泡沫化程度均明显增加(P<0.05)。  结论:  1、证实CaR可以增强CSE的表达,促进内源性H2S的分泌,影响与AS形成有关的细胞因子的分泌和相关受体的表达。  2、证实CaR可以通过增强巨噬细胞内CSE的表达来促进H2S的分泌,进而抑制巨噬细胞向泡沫细胞的转化。  3、证实CaR可以通过增强CaM的表达来提高CSE的活性,进而抑制巨噬细胞向泡沫细胞的转化。  4、证实CaR可以通过增强CaM的表达来抑制PI3K/AKT信号通路的活性,进而抑制动脉粥样硬化的形成。
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