(1宁夏医科大学临床学院宁夏银川750004)
(2宁夏医科大学基础医学院宁夏银川750004)
【摘要】目的:探讨MST1((mammaliansterile20-likekinase1)在同型半胱氨酸致血管内皮细胞损伤中的作用。方法:将人脐静脉血管内皮细胞(HuVECs)分为正常对照组(0μmol/LHcy)、同型半胱氨酸组(100μmol/LHcy)和干预组(100μmol/LHcy+叶酸+维生素B12),48h后收集细胞,采用实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)及Westernblot分别检测MST1mRNA和蛋白表达水平,MTT法检测血管内皮细胞活性。结果:与正常对照组相比,Hcy组MST1的mRNA及蛋白表达水平明显增高(P<0.01,P<0.05),内皮细胞活性明显降低(P<0.01),与Hcy组相比,Hcy+叶酸+维生素B12组MST1的mRNA及蛋白表达水平明显降低(P<0.01,P<0.01),内皮细胞活性明显升高(P<0.01)。结论:MST1参与了Hcy导致的血管内皮细胞损伤,叶酸+维生素B12能够减轻Hcy导致的血管内皮细胞损伤。
【关键词】动脉粥样硬化;血管内皮损伤;MST1;同型半胱氨酸
【中图分类号】R543【文献标识码】A【文章编号】1007-8231(2017)20-0185-03
同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)是蛋氨酸代谢的中间产物,严重的动脉粥样硬化病变往往伴随高同型半胱氨酸血症(Hyperhomocysteinemia,HHcy)[1],因此深入研究HHcy的发生机制已成为As研究领域的重要课题。HHcy的机制包括加速血栓形成、内皮细胞(HuVECs)损伤、炎性反应、氧化应激、血管平滑肌细胞(VSMC)激活与增殖、血管重建等[2]。血管内皮功能损伤是Hcy致As的起始因素[3],但具体机制不清。蛋白激酶(mammaliansterile20-likekinase,MST)是由多种组织产生的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[4],同时调控细胞周期与细胞凋亡。但MST1是否参与了Hcy导致的血管内皮细胞损伤,尚不清楚。因此本研究用Hcy进行血管内皮细胞,观察MST1的表达,为临床HHcy致As相关疾病的防治提供新策略。
1.实验材料及仪器
1.1材料
1.1.1细胞人脐静脉血管内皮细胞系。
1.1.2实验仪器超净工作台(苏州安泰空气技术有限公司);细胞培养箱(Forma);5415D型微量台式离心机(Eppendorf,德国);荧光定量PCR仪(上海枫岭生物技术有限公司);垂直电泳仪和全自动酶标仪(美国Bio-Rad公司)。
1.1.3实验试剂RPMI-1640培养基和胎牛血清(美国Gibco);总RNA提取试剂盒(北京天根生物技术有限公司);逆转录和qRT-PCR试剂盒(美国Thermo公司);蛋白提取试剂盒、蛋白定量试剂盒(南京凯基有限公司);MST1兔抗人、鼠一抗(Abcam公司);辣根过氧化物酶(HRP)标记的羊抗兔二抗(北京博奥森生物技术有限公司);引物由上海生工生物工程有限公司合成。
1.2实验方法
1.2.1细胞培养用含10%胎牛血清的RPMI-1640培养基培养血管内皮细胞,置于37℃、50ml/LCO2培养箱中培养,当细胞密度达到70~80%左右时,分别用终浓度为100μmol/LHcy及100μmol/LHcy+叶酸+维生素B12干预,48h后收集细胞,用于后续实验。
1.2.2实时定量PCR法检测MST1mRNA水平按照RNA提取说明书提取组织及细胞RNA,按逆转录说明书逆转录合成cDNA,采用Primer5.0软件设计引物,MST1:5'-GGGTCCCAGTAGCCAAGAT-3'(上游)和5'-GAGGCACCACATACCATTCA-3'(下游),β-actin:5'-TGACGTGGACATCCGCAAAG-3'(上游)和5'-CTGGAAGGTGGACAGCGACG-3'(下游),PCR条件:94℃预变10min,94℃变性30s、59℃退20s、72℃延长30s,扩增45个循环,反应结束后,根据扩增曲线及溶解曲线,选择符合要求qRT-PCR数据,结果用2-△△Ct法分析。
1.2.3Westernblot法检测MST1的蛋白表达改变细胞裂解法提取组织及细胞总蛋白,取各组总蛋白10μL上样后进行十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)电泳,MST1用20V恒压转膜30min,以β-actin为内参,15V恒压转膜10min,经5%脱脂奶粉封闭2h,与MST1特异性一抗4℃孵育过夜,与二抗室温孵育2h,加入显色液,凝胶成像分析仪上分析MST1与β-actin的灰度值,并根据二者的比值,进行分析。
1.2.4MTT法检测血管内皮细胞活性将细胞悬液配成合适浓度,每100微升,铺板,使待测细胞密度1000~10000/孔,于5%CO2,37℃孵育,至细胞单层铺满孔底(96孔板),约8~9h,使细胞贴壁即可,不要增殖。每孔加20微升MTT溶液(5mg/ml=0.5%)培养4h(避光),终止培养,小心地吸去孔内培养液,每孔加100微升DMSO(避光),置摇床低速震荡10min,使结晶充分溶解,在酶标检测仪570nm处测OD值。
1.2.5统计学处理采用Prism5.0统计软件对实验数据进行分析整理,计量资料以mean±SD表示,两组间比较采用t检验,多组间两两比较采用单因素方差分析,P<0.05表示差异有统计学意义。
2.结果
2.1Hcy对血管内皮细胞MST1mRNA表达的影响
100μmol/LHcy作用下内皮细胞MST1的mRNA表达较对照组0μmol/LHcy作用下的表达有明显增高(P<0.01),给予叶酸和维生素B12干预后,内皮细胞MST1的mRNA表达降低(P<0.01)(图1)。
图1血管内皮细胞MST1mRNA表达水平改变。0μmol/L代表正常对照组,100μmol/L代表高同型半胱氨酸组,100μmol/LHcy+叶酸+维生素B12代表干预组。**P<0.01,同型半胱氨酸组vs正常对照组;##P<0.01,干预组vs同型半胱氨酸组。
2.2Hcy对血管内皮细胞MST1蛋白表达的影响
与正常对照组相比,高同型半胱氨酸组内皮细胞MST1蛋白的表达明显增高(P<0.01),与同型半胱氨酸组相比,给予叶酸和维生素B12干预后,内皮细胞MST1相关蛋白的表达降低(P<0.01)(图2)。
图3血管内皮细胞活性的变化。0μmol/L代表正常对照组,100μmol/L代表高同型半胱氨酸组,100μmol/LHcy+叶酸+维生素B12代表干预组。**P<0.01,同型半胱氨酸组vs正常对照组;##P<0.01,干预组vs同型半胱氨酸组。
3.讨论
Hcy是一种含硫氨基酸,当Hcy代谢受阻,就会在体内积聚,使其在血中的水平持续升高发生HHcy[8]。HHcy已被证实是动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)发生的独立危险因素。而动脉粥样硬化是许多心脑血管疾病的重要危险因素,但是其发病机制尚未明确。血管内皮细胞(VECs)是单层扁平上皮,覆盖在整个心血管系统的内表面,血管内皮细胞除屏障作用外,还能产生和分泌生物活性物质,调节血管壁张力、发挥着抗凝促纤溶、参与炎症反应及血管重构等多种生物学效应[9],VEC功能紊乱在动脉粥样硬化、高血压等心血管疾病的发生发展中具有重要作用。近些年研究发现HHcy可导致内皮功能障碍,但具体机制不详。
MST1是体内普遍表达的一种丝/苏氨酸蛋白激酶,其结构类似于酵母sterile20蛋白。MST1介导了一条保守的信号通路,它可能控制着细胞的增殖与凋亡[10-12],而Hcy致As的首发因素就是血管EC的损伤,有研究表明,高浓度的Hcy可损伤血管EC,使EC的结构和功能发生一系列的变化,从而导致As的发生,HHcy导致EC损伤的一个重要机制就是抑制EC的增殖,促进其凋亡而导致的,有研究发现TNF-α能诱导内皮细胞MST1活化,并伴随内皮细胞凋亡增多,而MST1基因敲除能明显减少TNF-α诱导的内皮细胞凋亡,进一步表明MST1活化参与了内皮细胞凋亡的调控过程,可见MST1是调控细胞损伤的重要基因。
本研究表明,在HHcy作用下,内皮细胞MST1的mRNA及蛋白表达表达均明显增加,且血管内皮细胞的活性降低,当叶酸和维生素B12干预下内皮细胞MST1的mRNA及蛋白表达都明显降低,且血管内皮细胞的活性较Hcy组有所恢复,说明Hcy能够引起MST1表达降低,且主要是通过其对细胞凋亡的调控而实现的,叶酸和维生素B12干预下能够改善HHcy所引起的MST1表达降低,但其具体的调控途径还待进一步的研究,为As的预防和治疗提供方法和思路。
【参考文献】
[1]张俊芳,左慧敏,刘贵京,高红旗.高血压血浆同型半胱氨酸与动脉粥样硬化的相关性[J].心血管康复医学杂志,2006,(02):160-161.
[2]李薇,杜军保.动脉粥样硬化发病机制研究进展[J].实用儿科临床杂志,2009,01:58-60.
[3]邱雅慧.血管内皮细胞的功能以及损伤修复与动脉粥样硬化[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,(10):1927-1929+1933.
[4]PrAskovaM,KhoklatchevA,Ortiz-VegaS,AvruchJ.RegulationoftheMST1kinAsebyautophosphorylation,bythegrowthinhibitoryproteins,RAsSF1andNORE1,andbyRAs.BiochemJ2004;381:453-462.
[5]WuS,HuangJ,DongJ,PanD.HippoencodesaSte-20familyproteinkinAsethatrestrictscellproliferationandpromotesapoptosisinconjunctionwithsalvadorandwarts.Cell2003;114:445-456.
[6]阮溦,李锁北,徐军美,肖锋,谭嵘.小干扰RNA沉默MST1基因减轻TNF-α诱导的人脐静脉内皮细胞凋亡[J].中南大学学报(医学版),2012,07:669-674.
[7]Ansari,Mahta,MallackE,LuoJ.Hyperhomocystein-emiaandneurologicdisorders:areview.JClinNeurol2014;10(4):281-288
[8]SunW,PangY,LiuZ,SunL,LiuB,XuM,DongY,FengJ,JiangC,KongW,WangX.Macrophageinflammasomemediateshyperhomocysteinemiaaggravatedabdominalaorticaneurysm.JMolCellCardiol2015;81:96-106.
[9]BadimónL,Martínez-GonzálezJ.Endotheliumandvascularprotection:anupdate[J].RevEspCardiol,2002,55(Suppl1):17-26.
[10]ChenSH,LiDL,YangF,WuZ,ZhaoYY,JiangY.Gemcitabine-inducedpancreaticcancercelldeathisAssociatedwithMST1/cyclophilinDmitochondrialcomplexation.Biochimie2014;103:71-79.
[11]ArdestaniA,ParoniF,AziziZ,KaurS,KhobragadeV,YuanT,FrogneT,TaoW,OberholzerJ,PattouF,KerrConteJ,MaedlerK.MST1isakeyregulatorofbetacellapoptosisanddysfunctionindiabetes.NatMed2014;20:385-397.
[12]TangF,ZhangL,XueG,HynxD,WangY,CronPD,HundsruckerC,HergovichA,FrankS,HemmingsBA,Schmitz-RohmerD.hMOB3modulatesMST1apoptoticsignalingandsupportstumorgrowthinglioblAstomamultiforme.CancerRes2014;74:3779-3789.