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编号:10215128
血管平滑肌细胞受低浓度一氧化碳作用后迁移的变化
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第3期
     作者:王关嵩 钱桂生 杨晓静 李淑平 陈维中

    单位:王关嵩(第三军医大学附属新桥医院全军呼吸内科研究所,重庆 400037);钱桂生(第三军医大学附属新桥医院全军呼吸内科研究所,重庆 400037);杨晓静(第三军医大学附属新桥医院全军呼吸内科研究所,重庆 400037);李淑平(第三军医大学附属新桥医院全军呼吸内科研究所,重庆 400037);陈维中(第三军医大学附属新桥医院全军呼吸内科研究所,重庆 400037)

    关键词:CO;肺动脉;平滑肌细胞;迁移

    第三军医大学学报000312

    提 要 目的:探讨低浓度CO对大鼠主动脉平滑肌细胞迁移的影响。方法:体外培养大鼠主动脉平滑肌细胞,用低浓度CO处理24、48、72 h,检测平滑肌细胞迁移情况。结果:24、48、72 h后未加处理的对照组大鼠主动脉平滑肌细胞迁移距离逐渐增加,与24 h组比差异显著(P< 0.001)。20×10-6、50×10-6、80×10-6 CO处理细胞24 h后,细胞迁移距离逐渐下降,20×10-6 CO组与对照组差异不显著(P< 0.05),其余两组均显著低于对照组(P < 0.01)。20×10-6、50×10-6、80×10-6 CO处理细胞48、72 h后,其迁移距离也显著低于对照组(P< 0.01)。结论:大鼠主动脉平滑肌细胞自身存在迁移情况,培养时间愈长,迁移距离愈大。低浓度CO可以显著抑制平滑肌细胞的迁移,随着浓度增加,抑制作用增强。
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    中图法分类号 R322.74;R340.5 文献标识码 A

    文章编号:1000-5404(2000)03-0242-03

    Migration of cultured vascular smooth muscle cells with the treatment of carbon monoxide of low concentration

    WANG Guan-song, QIAN Gui-sheng, YANG Xiao-jing, LI Shu-ping, CHEN Wei-zhong

    (Department of Respiratory Diseases, Xinqiao Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400037,China)
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    Abstract Objective: To investigate the effects of exogenous carbon monoxide (CO) on the migration of cultured vascular smooth muscle cells (SMCs). Methods: Pulmonary artery SMCs were cultured and then treated with exogenous CO for 24, 28 and 72 h respectively. The migration distances of the SMCs were determined by Sarkar's method. Results: The migration distances of the SMCs treated for 24,28 and 72 h were increased gradually (24 h group vs control:P< 0.001). The migration distances of the SMCs were decreased after 24 h of the treatment with 20×10-6, 50×10-6, 80×10-6 CO (20×10-6 CO group vs control: P< 0.05; 50×10-6,80×10-6 CO group vs control: P< 0.01). After 72 h of the treatment, the distances were significantly lower than those in the control (P< 0.01). Conclusion: SMCs may migrate under the condition of normal culture. The migration distance is increased with prolongation of culture. CO of low concentration can inhibit the migration of SMCs in a concentrationdependent manner.
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    Key words CO; pulmonary artery; smooth muscle cell; migration

    在缺氧肺动脉高压和动脉粥硬化等多种病理条件下,动脉的内膜不同程度受损,受直接或间接因素的影响,中膜的血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell,VSMC)可以向内膜迁移大量增殖。我所近年来的研究表明,低浓度一氧化碳(Carbon monoxide,CO)处理后VSMC增殖可明显被抑制[1]。为了弄清低浓度CO对VSMC迁移的影响, 通过设立羟基脲抑制增殖的阳性组,来探讨体外培养的VSMC受低浓度CO作用后迁移的状况。

    1 材料与方法

    1.1 大鼠主动脉平滑肌细胞的培养及低浓度CO处理

    取5~6只大鼠,颈动脉放血处压,在无菌条件下,剥取大鼠主动脉,刮除内膜和外膜,复合酶法培养VSMC[2]。培养基内含10%胎牛血清的DMEM,传3代后用于实验。
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    利用本研究所建立的CO处理细胞小室来处理主动脉平滑肌细胞。即将传至3~6代的平滑肌细胞换1%胎牛血清培养24 h后放入小室,迅速抽气一充气,使小室内的气体换为20×10-6、50×10-6、80×10-6 CO+5%CO2+N2,然后关闭进气口,放入37℃恒温箱孵育24 h、48 h和72 h。

    1.2 血管平滑肌细胞迁移距离的测定

    参照Sarkar等[3]建立的方法进行。将盖玻片置于6孔培养板中,接种传代培养的VSMC,细胞长满后,取出盖玻片,在显微镜下用无菌刮刀将盖玻片上的VSMC沿对角线刮除一侧,放回培养板中,继续培养24 h、48 h和72 h作为对照组,或用低浓度CO处理VSMC,或加入5 nmol/L羟基脲(Hydroxyurea)培养。在显微镜下观察细胞迁移情况,以测定迁移最远的VSMC至刮线边缘的距离作为VSMC的迁移距离。每组观察26个盖玻片的细胞迁移距离,取均值。结果均用±s表示,采用组间t检验。
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    1.3 主要试剂

    DMEM、6孔培养板(GibcoBRL、USA),20×10-6、50×10-6、80×10-6 CO+5%CO2+N2气(重庆仪表九厂),CO监测报警仪(中国煤炭科学院重庆分院),胎牛血清(Hyclone, USA),羟基脲(Sigma,USA),其它试剂均国产AR级。

    2 结果

    2.1 低浓度CO处理对平滑肌细胞迁移的影响

    不同浓度CO处理平滑肌细胞24、48、72 h后,其迁移距离见表1。

    表1 不同时间20×10-6、50×10-6、80×10-6
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    CO 处理后VSMC迁移距离(ι/mm,±s,n=16)

    Tab1 Migration distances of VSMC treated by 20×10-6、50×10-6、80×10-6 CO respectively (ι/mm,±s,n=16)

    Control group

    20×10-1 CO

    50×10-6 CO

    80×10-6 CO
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    Hydroxyurea

    24h

    3.72±0.50

    3.41±0.55

    2.98±0.42*

    2.78±0.73**

    3.48±0.36

    48h

    4.73±0.59

    4.09±0.65*

    3.57±0.28*
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    2.93±0.61**

    4.51±0.29

    72h

    5.95±0.63

    4.78±0047**

    3.99±0.56**

    3.57±0.36**

    5.91±0.64

    *:P<0.01,**:P<0.001 vs control group

    2.2 不同浓度CO培养不同时间内主动脉平滑肌细胞迁移的距离
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    从表1中可知,未加实验因素时,正常培养的对照组主动脉平滑肌细胞随着培养时间延长,迁移的距离增加,与24 h组比,48 h和72 h组迁移的距离显著增加(P<0.001)。加入CO后VSMC迁移受到抑制,且随着CO浓度的增加,其对平滑肌细胞迁移的抑制作用增强,呈依赖方式。24 h,20×10-6 CO组的迁移距离与对照组比差异不显著(P>0.05),24 h,50×10-6组和80×10-6组的迁移距离均低于对照组(P<0.05,P<0.01),48 h和72 h各CO处理组的迁移距离均显著低于对照组(P均<0.001)。

    2.3 羟基脲对主动脉平滑肌细胞迁移的影响

    作为细胞增殖抑制剂的羟基脲具有抑制细胞增殖作用,可明显抑制细胞的生长。然而羟基脲的加入并未明显抑制VSMC迁移,各时间内羟基脲组与对照组比差异不显著(P>0.05),说明VSMC的迁移并不是由其增殖造成。
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    3 讨论

    CO与一氧化氮(Nitric oxide,NO)类似,属于血管舒张因子。我所在既往的研究中曾经应用同位素掺入和流式细胞仪等检测方法,观察了低浓度CO对VSMC生长的影响。结果显示,低浓度CO可以部分抑制VSMC的增殖[1]。本实验结果表明,低浓度CO能显著抑制VSMC的迁移。此外,我们还采用细胞增殖抑制剂羟基脲抑制细胞增殖,检查细胞增殖对迁移的影响,结果显示,加入羟基脲后VSMC的迁移距离未受到明显抑制。说明,低浓度CO抑制VSMC的迁移与其抑制VSMC的增殖作用无关。

    低浓度CO抑制VSMC迁移可能和以下的机制有关。①调节血红素及cGMP水平。通过研究低氧对脐静脉内皮细胞的迁移与尿激酶型血浆酶原(uPAR)促进剂表达的关系发现,低氧(1%O2)时uPAR蛋白和mRNA表达均升高,同时低氧也刺激血红素蛋白表达升高,而在低氧气体中加入CO后,可以阻止uPAR的表达。而用血管内皮生长因子(VEGF)处理内皮细胞,uPAR mRNA水平未见升高。说明低氧时内皮细胞血浆酶原激活子活性的升高与强有力的迁移都是通过重构基膜完成的,不是通过VEGF依赖的机制,而是通过血红素依赖的通道[4]。此外,CO可以和钙调蛋白组成复合物,进而调节血红素-CO系统,调整钙调素的亲合力和代谢,影响cGMP等第二信使系统[5]。②抑制胞外基质和一些蛋白基因的表达。有研究表明VSMC的迁移与细胞外基质如IV型胶原降解及细胞收缩蛋白基因过度表达有关[6]。Fukui等[7]将p21基因转染至兔主动脉VSMC后发现形态改变,细胞骨架蛋白的伸展受抑制,进而使VSMC的迁移受阻。我们的试验发现CO作用后α-actin的表达减弱,Vinculin等细胞骨架蛋白的表达受抑制。此外CO作用可以使肌球蛋白发生突变。但是也有研究证实高浓度CO(10 mmol/L)可以促进人中性粒细胞的迁移,CO可以促进cGMP短暂而迅速的升高。提示CO的促进作用与介导cGMP和G激酶有关[8]。说明CO的作用和浓度有关。
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    既往有文献研究去除培养基中的NO后,其对SMC增生的抑制作用是可逆的,SMC胶原和蛋白合成所受的抑制作用也是可逆的。证明,外源性NO对SMC的抑制作用并非简单的细胞毒作用。去除外源性NO供体后,虽然可使细胞迁移的距离延长,但迁移的细胞数并无明显增加[9]。至于去除外源性CO后,SMC的迁移距离如何改变,细胞毒作用如何,均尚待进一步研究。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39700057)

    作者简介:王关嵩(1967.10),男,河南省平顶山市人,博士研究生,讲师, 主要从事慢性阻塞性肺疾病的机制及防治,血管舒张因子对血管壁细胞作用机制方面的研究,发表论文10篇。

    参考文献

    [1] 王关嵩, 钱桂生,杨晓静,等.一氧化碳对大鼠血管平滑肌细胞低氧性增殖反应的作用[J]. 中国病理生理杂志,2000,16(2):115-117.
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    [2] 王关嵩, 钱桂生, 杨晓静, 等.2种酶消化法培养大鼠血管平滑肌细胞生长特性的比较[J].第三军医大学学报,1999,21(10):765-768.

    [3] Sarkar R, Meinberg E G, stanley J C, et al. Nitric Oxide reversibly inhibits the migration of cultured vascular smooth muscle cells[J]. Circ Res,1996,78(2):225-230.

    [4] Graham C H, Fitzpatrick T E, McCrae K R. Hypoxia stimulates urokinase receptor expression through a heme protein dependent pathway[J]. Blood,1998,91(9):3 300-3 307.
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    [5] Leclerc L’Hostis E, Franzen S, Lambry J C, et al. Picosecond geminate recombination of CO to the complexes calmodulin hemeCO and calmodulin hemeCO melittin[J]. Biochim Biophys Acta,1996,1 293(1):140-146.

    [6] Pauly R R, Passaniti A, Bilato C, et al. Migration of cultured vascular smooth muscle cells through a basement membrane barrier requires type IV collagenase activity and is inhibited by cellular differentiation[J]. Circ Res,1994,75(3):417-420.
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    [7] Fukui R, Schibata N, Kohbayashi E, et al. Inhibition of smooth muscle cell migration by the p21 cyclindependent kinase inhibitor[J]. Arterosclerosis,1997,132(1):53-57.

    [8] Van Uffelen B E, De koster B M, Vansteveninclc J, et al. Carbon monoxide enhances human neutrophil migration in a cyclic GMPdependent way[J]. Biochem Biophys Res Commun,1996,226(1):21-26.

    [9] Kolpakov V. Gordoh D, Kulik T J. Nitric oxidgenerating compounds inhibit total protein and collegen synthesis in cultured vascular smooth muscle cells[J]. Circ Res,1995,76(1):305-309.

    收稿日期:1999-09-29;修回日期:2000-01-03, 百拇医药