血管平滑肌細胞與內皮細胞相互交流的力學生物學機制.pdf

1、血管重建(remodeling)是心血管疾病共同的發(fā)病基礎和基本的病理過程，力學因素在其中起重要調控作用。血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)與血管內皮細胞(endothelial cells，ECs)在結構上相鄰，功能上有密切聯(lián)系，它們之間的相互交流(cross-talk)在血管生理功能的維持和血管重建中均扮演著重要的角色。然而，在力學因素作用下，ECs與VSMCs相互交流的力學生物學

2、(mechanobiology)機制尚需進一步闡明。
　　 本文基于本實驗室前期取得的低切應力(low shear stress，LowSS)誘導下血管差異蛋白質組學數(shù)據(jù)，以ECs與VSMCs相互交流在應力誘導血管重建中的作用為著眼點，開展了兩部分研究:
　　 首先，依據(jù)生物信息學分析所預測的蛋白質相互作用網(wǎng)絡，應用ECs與VSMCs聯(lián)合培養(yǎng)的平行平板流動腔系統(tǒng)對ECs分別施加正常切應力(normal shear str

3、ess，NSS)和LowSS，研究預測網(wǎng)絡中提示的分泌型蛋白PDGF-BB和TGF-β1及其相關蛋白LaminA、LOX和磷酸化ERK1/2在ECs和VSMCs相互交流中的作用及其機制。結果顯示，LowSS誘導ECs和VSMCs的PDGF-BB和TGF-β1分泌，LaminA表達降低，LOX和磷酸化ERK1/2表達增高，細胞增殖和遷移能力增強。用PDGF-BB和TGF-β1重組蛋白對靜態(tài)培養(yǎng)下的ECs和VSMCs進行刺激也得到了類似結果

4、。干擾ECs的PDGF-BB表達，發(fā)現(xiàn)LowSS所誘導的ECs和VSMCs的LaminA、LOX和磷酸化ERK1/2蛋白表達、細胞增殖和遷移被抑制;而干擾ECs的TGF-β1的表達，則對LowSS所誘導的VSMCs的上述變化無影響;應用中性抗體分別封閉VSMCs的PDGF-BB和TGF-β1的作用，則抑制了LowSS所誘導的ECs的上述變化。結果表明，PDGF-BB和TGF-β1在LowSS誘導的ECs和VSMCs相互交流中發(fā)揮不同作用

5、，ECs通過分泌PDGF-BB調節(jié)VSMCs的功能，而VSMCs則通過分泌PDGF-BB和TGF-β1正反饋調節(jié)ECs的功能。
　　 然后，本文根據(jù)血管差異蛋白質組學結果的提示，選擇在血管組織中表達，但功能未知的力學敏感分子—Rab28，深入研究了高張應變條件下VSMCs與ECs相互交流對其表達的影響及其機制。應用大鼠高血壓模型和細胞張應變加載系統(tǒng)模擬血管細胞在高血壓狀態(tài)所承受的周期性張應變，探討了Rab28在血管細胞中的功能及

6、調控機制。結果顯示，高血壓大鼠頸總動脈的Rab28表達增高;高張應變誘導了VSMCs的Rab28表達;張應變加載后，用VSMCs的培養(yǎng)基培養(yǎng)靜態(tài)ECs后，ECs的Rab28表達也增高。對VSMCs的培養(yǎng)基進行檢測發(fā)現(xiàn)，高張應變可促進VSMCs自分泌血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ既作用于VSMCs自身，又通過旁分泌作用于相鄰的ECs，上調ECs和VSMCs的Rab28表達。干擾ECs的Rab28表達抑制ECs增殖，誘導其凋亡和遷移;干

7、擾VSMCs的Rab28表達則抑制VSMCs遷移。在ECs中，Rab28和NF-κB存在細胞內共定位。ECs處于饑餓狀態(tài)時，NF-κB和Rab28主要分布在胞漿;ECs受AngⅡ刺激后，NF-κB和Rab28則主要分布在胞核。干擾ECs的Rab28表達，NF-κBp65亞基磷酸化水平下降，入核減少;抑制NF-κB活化，則造成Rab28表達下降。結果提示，NF-κB活化機制中，Rab28可能參與了NF-κB的入核過程;反之，NF-κB活化

8、后上調Rab28的表達。NF-κB活化入核與Rab28表達之間存在反饋調控。
　　 綜上所述，在LowSS條件下，ECs通過PDGF-BB調控VSMCs的功能，而VSMCs則通過PDGF-BB和TGF-β1對ECs的功能進行反饋調節(jié);在高張應變條件下，VSMCs通過Ang-Ⅱ調控ECs的Rab28表達，Rab28可能參與了NF-κB的活化入核，進而調控ECs的功能。這些結果對闡明血管重建的力學生物學機制有重要意義，也為心血管疾病