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编号:10255395
内皮细胞损伤和糖皮质激素对血管平滑肌细胞AT1基因表达的影响
http://www.100md.com 2003年8月25日 《心肺血管病杂志》 1999年第1期
     作者:张 涛 杜兰萍 崔 萍 姜 鸿

    单位:北京市心肺血管疾病研究所(100029) 动脉硬化研究室

    关键词:血管平滑肌细胞;血管紧张素Ⅱ受体;内皮细胞损伤;糖皮质激素;基因表达

    内皮细胞损伤和糖皮质激素对血管 平滑肌细胞AT1基因表达的影响 摘要 为了探讨内皮细胞损伤和糖皮质激素对血管平滑肌细胞(VSMC)血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)1型受体(AT1)基因mRNA表达和细胞超微结构的影响。本试验将35只家兔随机分为5组,每组7只。1.对照组2.内膜损伤组:用球囊进行髂动脉内膜损伤。3.内膜损伤+RU486组:髂动脉内膜损伤后,给家兔口服糖皮质激素受体拮抗剂(RU486)。4.地塞米松组:腹腔注射地塞米松(7mg/kg/d)。5.地塞米松+RU486组:地塞米松和RU486同时给药。各实验组家兔4周后处死,用RT-PCR的方法检测髂动脉VSMC AT1的基因表达。透射电镜观察VSMC的超微结构。结果表明内皮细胞损伤和地塞米松可使VSMC的AT1mRNA的表达上调(P<0.01),糖皮质激素受体阻断剂米非司酮(RU486)可阻断这种表达的上调。内皮细胞损伤和地塞米松还能使VSMC内粗面内质网增多,肌丝减少,促进VSMC向合成型转化。所以,内皮细胞损伤和地塞米松等应激因素可通过激活糖皮质激素受体,诱导AT1的基因表达,促进VSMC增殖,这个过程与动脉粥样硬化的发生有关。
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    Effect of Intimal Lesion and Glucocorticoid on Gene

    Expression of Angiotensin Ⅱ Type 1 Receptor

    Zhang Tao,Du Lanping,Cui Ping

    Department of Atherosclerosis Beijing Heart Lung and Blood Vessel Medical Instiute(100029)

    Abstract To investigate the effect of intimal lesion and glucocorticoid on gene expression of angiontensinⅡtype 1 receptor(AT1)and ultrastructure of vascular smooth musele cells(VSMC),35rabbits were divided into 5 groups at random(n=7):(1)Control group.(2)Intimal lesion group:illiac arteries endothelia were deprived by balloon.(3)Lesion plus RU486 group:endothelia were deprived,and RU486,a glucocorticoid receptor antagonist,were taken orally.(4)DEX group:dexamethaone were injected into abdominal cavity(7mg/kg/d).(5)DEX plus RU486 group:dexamethaone and RU486 were taken together. Every group rabbits were killed after 4 weeks.The AT1 gene expression of VSMC in rabbits illiac arteries were detected by RT-PCR and the ultrastructure of VSMC were observed by transmission electron microscopy. The result showed that AT1 gene expression were upregulated in intimal lesion and dexamethaone groups(P<0.01)and RU486 could block the upregulation of the gene expression(P<0.01).The ultrastructure showed that in the two groups there were more rough endoplasmic reticulum and less myofilaments in the VSMC.VSMCs were changed into synthetic type.RU486 inhibited the change of VSMCs.Thus intimal lesion and dexamethaone could promote AT1 gene expression by activating glucocorticoid receptor.The expression were responsible for VSMC hypertrophy in AS.
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    Key words: Vascular smooth musele cells(VSMC);Glucocorticoid;Intimal lesion;AngiotensinⅡ type 1 receptor(AT1);Gene expression

    关于动脉粥样硬化的发生机制,“损伤—反应学说”已被大多数学者接受。“损伤”的定义不仅是血管内皮局部形态学上的变化,还包括整体功能及代谢上的异常。如血脂异常、长期精神紧张、焦虑、高血压、病毒感染、疼痛刺激等等,这是Ross提出来的损伤的基本内容[1]。这些损伤因素往往引起局部或全身非特异性反应—应激反应,应激反应导致动脉粥样硬化的机制很复杂,目前还不清楚。本实验即试图探讨内皮细胞剥脱和应激激素—糖皮质激素这两种应激因素导致VSMC增殖的机制。

    由于血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是一种急性反应因子,同时又是一种强烈的生长因子[2,3],但其功能皆由其1型受体(AT1)介导,所以本实验要观察内皮细胞剥脱和糖皮质激素对于AT1基因表达的影响,并探讨AT1基因表达与VSMC增殖的关系,从而对应激因素促进动脉粥样硬化发生的机制进行初步探讨。
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    材料和方法

    1. 动物和分组 选择健康雄性新西兰家兔35只,体重2.5~3.5kg,随机将动物分为5组,每组7只。(1)对照组 (2)内皮损伤组 3%戊巴比妥钠麻醉,分离两侧股动脉,将3.0mm冠脉扩张管(美国)插入腹主动脉约20cm,球囊充液加压(约2.0大气压),然后缓慢拉出反复3次,然后结扎动脉,28天后处死。(3)地塞米松组 腹腔注射地塞米松,7mg/kg/日。(4)内皮损伤+RU486组 首先同前述方法损伤家兔两侧髂动脉内皮,同时给家兔口服地塞米松受体阻断剂RU486,25mg/日。(5)地塞米松+RU486组 按前述方法给地塞米松和RU486。上述各组动物处死后取出两侧髂动脉,生理盐水冲洗,去掉外膜脂肪组织,剪碎,无菌滤纸吸干,投入液氮中保存。

    2. AT1基因的表达 提取组织总RNA,然后进行逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)。(1)用组织匀浆器破碎动脉组织,按文献用异硫氰酸胍一步提取法提取总RNA。(2)逆转录反应 总反应体积20μl,反应体积中所含物质终浓度为:总RNA2μg随机引物2.5μM,10×PCR缓冲液2μl,Rnasin20u,DTT10mM,dNTP0.5mM,AMV逆转录酶20u,反应体系于42℃60min,95℃5min后放置4℃或储存于-20℃。(3)PCR:AT1引物:5′-GCCCTTAACTCTTCTGCTGA-3′,5′-TCGATGC-TGAGAGTGAG-3′。总反应体积25μl,反应体系所含物质终浓度为:引物各0.5μM,dNTP100μM,10×PCR缓冲液2.5μl,TaqDNA聚合酶0.5u,液体石蜡油20μl,94℃2min,55℃40s72℃,50s一个循环,再按94℃3min,55℃40s,72℃50s8个循环后,加入GAPDH一对引物各0.5μM,继续上述循环25周,最后一轮延伸时间为6min,4℃终止反应,取PCR上述产物5~10μl,2%琼脂糖凝胶(含0.5mg/l溴化乙锭)电泳,紫外灯下拍摄照片。用美国Bio-Rad公司GS700型扫描仪对PCR产物琼脂糖凝胶电泳的带的照片进行光密度扫描定量。
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    3. 透射电镜观察 每组随机取2~3髂动脉,生理盐水冲洗后,5%戊二醛固定,常规制片,染色,投射电镜观察动脉的超微结构。

    4.统计学处理 用spss/pc统计软件,对资料进行配对资料的t检验。

    结果

    1. 总RNA提取质量鉴定和RT-PCR方法的建立 由图1可见,从40个动脉RNA标本中随机抽取2个,电泳显示,28s和18s条带清晰,二者之比约为2:1,说明提取过程中RNA无降解。02.gif (37014 bytes)

    图1 提取RNA的质量鉴定

    参照有关文献,建立AT1和GAPDHmRNA的RT-PCR产物稀释曲线,从曲线可以看出(图2),本实验所选条件使RNA的量与其RT-PCR产物量均呈指数关系,所以本实验方法可靠。03.gif (13603 bytes)
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    图2 AT1mRNA的RT-PCR产物的稀释曲线

    对AT1和GAPDHmRNA的RT-PCR产物进行鉴定,用2%琼脂糖凝胶、1×TAE电泳缓冲液将上述PCR产物电泳鉴定,与标准Maker对比,二者分子量均符合背景材料,根据背景资料,AT1为371bp,GAPDH为196bp。

    2. 髂动脉内皮细胞剥脱后AT1基因的表达用RT-PCR方法观察用球囊剥脱内皮细胞剥脱后28天,AT1mRNA表达显著上调,上调幅度11%±5.5%(P<0.05),内皮细胞剥脱同时给RU486后,AT1mRNA表达明显减低(P<0.01)接近于对照组(图3,表1)。04.gif (30761 bytes)

    图3 各组AT1mRNA表达产物比较
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    表1 内皮损伤和地塞米松及其阻断剂对AT1mRNA表达的影响(X±SD)

    组别(n=8)

    损伤组

    损伤+RU486

    地塞米松

    地塞米松+RU486

    对照组

    mRNA表达

    0.49±0.10*△

    0.37±0.12

    0.59±0.15*#
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    0.39±0.09

    0.38±0.14

    注: 与对照组比较*P<0.05,与损伤+RU486组比较P<0.01,与地塞米松+RU486#P<0.01

    3. 地塞米松对AT1基因表达的影响 在连续腹腔注射地塞米松的第28天后,AT1mRNA的表达显著上调,上调幅度21%±8.5%,与对照组相比,有显著差异(P<0.01),当RU486与地塞米松合用时,AT1mRNA的表达的上调被阻断(P<0.01),虽高于对照组,但无统计学意义(表1),图3为各组RT-PCR产物电泳照片。

    4. 透射电镜观察 电镜观察表明,对照组内皮细胞排列规整,内膜增厚,中膜大部分VSMC分化较好,保持收缩型的特征,胞体呈梭形,核致密,肌丝含量较多,细胞器少见。在内皮损伤组,修复的内皮细胞不完整,排列紊乱,形态不规则,距弹力板深层的VSMC仍保持收缩型的特征,胞质内含有较多的肌束,细胞器较少,但紧邻弹力板表层的SVMC有合成型的典型特征,合成功能活跃,胞体明显增大,细胞器非常丰富,胞核周围含有大量的粗面内质网、线粒体和高尔基氏体,肌丝密度明显减低。内皮细胞损伤加RU486组,紧邻弹力板表层的SVMC虽有向合成型过渡的趋势,细胞器比对照组增多,但比单纯内皮损伤组明显减少,肌丝含量比单纯内皮损伤组明显增多。地塞米松组,与对照组相比,VMSC代谢功能也比较活跃,在紧邻弹力板和深层的细胞,均有向合成型过渡的趋势,胞体肥大,细胞内粗面内质网和线粒体均明显增多,肌丝含量减少。在地塞米松加RU486组,VMSC增殖比单纯地塞米松明显减轻,肌丝含量较多,细胞器含量减少,多数VSMC仍保持收缩型的特征。
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    讨论

    RNA提取产物的质量鉴定结果说明RNA无降解,AT1及GAPDH的RT-PCR产物的分子量鉴定结果与有关背景材料一致;从AT1及GAPDH的mRNA稀释曲线和动力曲线来看,mRNA的含量与RT-PCR产物量的关系,呈指数关系,故用本实验方法检测mRNA的表达是可靠的。

    内皮剥脱术是制造动脉粥样硬化模型的经典方法,剥脱术后AT1mRNA水平表达明显增加,同时VSMC合成功能增强、迁移加速,说明内皮细胞损伤后VSMC增殖与AT1有关。这可能是由于虽然AngⅡ是一个血管平滑肌生长的强烈刺激因子,但目前已知的AngⅡ的生物学效应皆是通过AT1介导的,AT1数目直接影响AngⅡ生长刺激作用[4]

    实验中糖皮质激素受体阻断剂RU486可阻断内皮剥脱所引起AT1mRNA转录的增强,并减轻VSMC增殖,说明AT1mRNA转录和VSMC增殖的增强与糖皮质激素受体有关。这可能由于内皮损伤是一种应激刺激,一方面血管局部对于机体所分泌的糖皮质激素反应性增强,另一方面由于手术的损伤刺激,使机体发生了一种全身非特异性的应激反应,肾上腺皮质系统活动加强,糖皮质激素释放量增加。
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    糖皮质激素是应激反应的一种主要激素,本实验用地塞米松作为代表,它对AT1mRNA表达具有明显的促进作用,并且对VSMC的增殖也有明显的促进作用。一般认为,糖皮质激素增加AT1mRNA表达有两种机制,一是通过启动基因上的反应元件,促进转录速度,这个反应元件位于转录启动点上游756至770bp之间,另一个机制是糖皮质激素可以增加mRNA的稳定性[5~7]。本实验用RU486可以抑制地塞米松对AT1mRNA表达的上调和对VSMC增殖的刺激,表明地塞米松的作用机制是受体依赖性的,有资料表明,地塞米松不但是糖皮质激素受体的激动剂,而且对糖皮质激素受体数目的调节是正反馈调节。

    总之,内皮损伤和糖皮质激素等应激因素可以通过激动糖皮质激素受体,诱导AT1mRNA的表达,加速了VSMC的增殖,这可能是应激反应加速动脉粥样硬化形成的机制之一。

    参考文献

    [1] Ross R.The pathogenesis of atheroslerosis:A perspective for the 1990s.Nature,1993,362:801.
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    [2] Ron D,Brasier AR,Havener JF.Transcriptional regulation of hepatic angiotensinogen gene expression by the acute-phase response.Mol Cell Edocrinol.1990,74(3):C97.

    [3] Makita S,Nakamura M,Yoshida H.Effect of angiotensinⅡreceptor blocker on angiotensinⅡstimulated DNA synthesis of cultured human aortic smooth muscle cells.Life Sci,1995,56(20):383.

    [4] Itoh H,Nakao K.Antagonim between the vascular renin-angiotensin and natriuretic peptid system in vascular remodelling.Blood Press Suppl.1994,5:49.
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    [5] Sato A,Suzuki H,Murakami M.Glucocorticoid increase angiotensinⅡtype 1 receptor and its gene expression.Hypertension.1994,23(1):25.

    [6] Guo DF,Uno S,Inagami T.Steroid hormones upregulate rat angiotensinⅡtype 1 A receptor gene:role of glucocorticoid responsive elements in rat angiotensinⅡtype 1 A promoter.J Seroooid Biochem Mol Biol.1995,53:69.

    [7] Guo DF,Uno S,Ishihata A.Identification of a cis-acting glucocorticoid responsive element in the rat angiotensinⅡtype 1 A promoter.Circ Rec.1995,77(20):249.

    (1998-11-20收搞), 百拇医药