浅论CTGF反义RNA对血管平滑肌细胞增殖和迁移的影响.docx
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浅论CTGF反义RNA对血管平滑肌细胞增殖和迁移的影响
浅论CTGF反义RNA对血管平滑肌细胞增殖和迁移的影响
【摘要】目的应用反义RNA技术特异性下调结缔组织生长因子(CTGF)的表达,观察其对血管平滑肌细胞(VSMC)增殖和迁移的影响,并探讨其作用机制。
方法培养原代VSMC,使用脂质体法将携带有CTGF反义RNA的真核表达载体(+)-CTGF(-)转染入VSMC,WesternBlot技术观察CTGF的表达以及蛋白激酶B(Akt)的活性,MTT法及划痕试验测定VSMC增殖和迁移情况。
结果(+)-CTGF(-)转染VSMC后CTGF的表达明显降低,Akt的活性降低,VSMC的增殖和迁移受到明显抑制。
结论应用反义RNA技术可特异性下调CTGF表达,并通过降低Akt的活性抑制VSMC的增殖和迁移。
【关键词】血管平滑肌细胞结缔组织生长因子细胞增殖细胞迁移反义RNA
Abstract:
ObjectiveTospecificallydown-regulatetheexpressionofCTGFbyapplyinganti-senseRNAtechniqueandobserveitseffectonproliferationandmigrationofVSMC.MethodsPrimaryVSMCswereculturedbyadherencemethod.Anti-senseRNAtechniquewasappliedtospecificallydown-regulatetheexpressionofCTGF.ExpressionofCTGFandactivityofAktweredetectedbyWB.ProliferationandmigrationofVSMCweredeterminedbyMTTandscratchassay.ResultsTransferofpcDNA(+)-CTGF(-)couldspecificallydown-regulateCTGFexpressionandtheactivityofAkt.TheproliferationandmigrationofVSMCwereinhibited.ConclusionsSpecificdown-regulationofCTGFexpressionbyanti-senseRNAtechniquecouldinhibittheproliferationandmigrationofVSMCsbydecreasingthephosphorylationofAkt.
Keywords:
vascularSmoothmusclecell(VSMC);connectivetissuegrowthfactor(CTGF);cellproliferation;cellmigration;anti-senseRNA
动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)始于血管内膜损伤[1]。
在AS发生前,常有多种因素的刺激对血管内膜造成损伤,内皮细胞发生功能性和器质性改变,造成通透性改变和分泌功能障碍,促进血液中的脂质进入动脉壁。
内皮细胞和动脉中层的血管平滑肌细胞(vascularendothelialcell,VSMC)进一步激活,大量合成并分泌多种生长因子,使自身和周围细胞大量增殖,增殖的VSMC还可迅速合成胶原等细胞外基质[2],促使VSMC在损伤修复过程中发生纤维化,形成瘢痕修复,血管壁在结构和功能上发生了变化,最终导致了AS的形成[3]。
结缔组织生长因子(connectivetissuegrowthfactor,CTGF)是从培养的人脐带静脉血内皮细胞的条件培养基中发现的。
有研究表明[4],CTGF参与了血管的损伤修复,能够直接诱导结缔组织细胞增殖和细胞外基质合成,促进AS的发展。
AS病灶中CTGF的mRNA和蛋白质较正常的血管内有较高表达,可见CTGF在AS的发生和发展中有着重要意义[5]。
本课题旨在探讨CTGF在AS中对VSMC增殖和迁移的影响并明确其相关机制,为CTGF对动脉粥样硬化性血管狭窄病变过程的影响提供实验依据。
1材料与方法
实验材料
1月龄SD大鼠由辽宁医学院实验动物中心提供。
CTGF反义RNA的真核表达载体(+)-CTGF(-)质粒由辽宁医学院科学实验中心构建。
羊抗大鼠CTGF多克隆抗体,ECLTM显影液,BCA-100蛋白质定量测定试剂盒(美国SantaCruz公司);Akt和磷酸化Akt抗体,平滑肌α肌动蛋白单克隆抗体(美国Sigma公司);低糖DMEM培养基(美国Gibco公司);小牛血清,胰蛋白酶(杭州四季青生物工程公司);其他试剂均为国产分析纯产品。
霍晓川,等:
CTGF反义RNA对血管平滑肌细胞增殖和迁移的影响辽宁医学院学报2008年2月,29
(1)实验方法
VSMC的培养和鉴定
处死大鼠浸于75%乙醇中消毒10min。
无菌状态取出双侧颈总动脉,去除血管外结缔组织,剖开血管,刮去内膜,剥离外膜,将中膜剪成1mm2左右的组织块植入经明胶包被处理的培养皿中,种植密度约为1块/cm2,37℃、5%CO2的培养箱培养倒置培养2h,待组织块贴壁后,加入含20%胎牛血清的DMEM培养液,培养1周左右,待细胞爬出融合后,用%的胰蛋白酶进行消化、传代,VSMC镜下见典型的“谷峰样”生长特点,平滑肌α肌动蛋白(α-actin)免疫细胞化染色阳性,证实为VSMC。
选3~5代对数生长期VSMC进行实验。
实验分组
取培养第3~5代的VSMC细胞30瓶,随机分为3组:
反义RNA组,对照组及空白组,每组10瓶细胞。
分别实施(+)-CTGF(-)转染、空白脂质体转染以及空白处理。
(+)-CTGF(-)转染VSMC
转染前更换无血清培养基,待VSMC生长到50%~60%后,加入含有4μg(+)-CTGF(-)的转染复合物,置于37℃,5%CO2培养箱孵育。
4h后移除转染复合物,加入无血清培养基,置于37℃,5%CO2培养箱孵育48h后,备用于指标检测。
指标检测
Westernblot检测3组细胞CTGF表达和Akt磷酸化状态。
取第3~5代VSMC长至次融合后,给予相应干预因素后,无血清DMEM培养24h,使细胞统一于G0期,加入700μL预冷的改良RIPA裂解缓冲液(Tris-HCl,50mmol/L,;NaCl,150mmol/L;NP-40,1%;脱氧胆酸钠,%;SDS,%;EDTA, mmol/L;PMSF,mmol/L;Leupeptin, μg/mL)裂解细胞,冰浴30min,其间不时摇晃培养瓶;收集细胞,10000g4℃离心15min,上清液即为细胞提取物,保存样品于-20℃备用。
BCA-100蛋白质定量测定试剂盒检测总蛋白浓度。
按分子克隆的操作进行免疫印迹杂交测定:
取样本30μg进行SDS-PAGE电泳,转膜,封闭。
1:
500稀释的抗CTGF多抗杂交4℃过夜,1:
5000稀释的辣根过氧化物酶标记的二抗杂交1h,ECL显影液放射自显影,以20min曝光时间较佳。
图像分析由TotalLab分析软件进行光密度扫描。
甲基噻唑基四唑(MTT)比色法检测各组VSMC增殖情况
第3代VSMC按5×104/mL接种于96孔培养板上,每孔mL,培养24h后进行各分组的相应处理,测定前2h加入MTT,置于37℃孵育箱中保温2h以上,弃去上清液,加DMSO150μL/孔,使结晶物充分溶解,用酶联免疫检测仪于570nm处测定OD值。
每培养板接种12孔,每天取1板,连续测7d,绘出生长曲线。
划痕实验检测各组VSMC迁移情况
各组细胞接种于在35mm的培养皿中(2×105/mL),待细胞汇合成单层用灭菌移液器头在细胞上小心的做一个划痕,PBS彻底漂洗3次,显微镜下拍照,然后加入含10μg/mL衣霉素的培养液继续培养,各组细胞于第24h观察划痕愈合情况,显微镜下拍照,选取3个不同的位置,用刻度尺测量划痕宽度,计算平均值,根据这些数值计算划痕愈合指数。
划痕愈合指数=(初始划痕宽度-愈合后划痕宽度)/初始划痕宽度。
统计学分析
各组细胞指标检测内容重复测量3次,所有数据以x±s表示,采用软件,首先进行方差齐性检验,然后进行重复测量的方差分析进行比较分析,P<为有统计学意义。
2结果
原代VSMC形态及细胞特异性蛋白免疫组化的鉴定
倒置相差显微镜下单个平滑肌细胞呈梭形或带状,有多个细胞突起,胞浆丰富,胞质密度高,不透明,核卵圆形居中,有多个核仁。
细胞生长致密时平行排列成束,部分重叠,表现为典型“谷峰状”生长。
培养第5代的细胞经特异的平滑肌α-actin免疫细胞化学染色后,胞浆着色,呈阳性反应,高倍镜下可见胞浆内大量棕色、与细胞长轴平行的纤维细丝,即平滑肌α肌动蛋白丝,细胞来源于VSMC(见图1)。
Westernblot检测转染后CTGF的表达
Westernblot结果显示,反义RNA转染组VSMC中CTGF的表达水平显着低于对照组和空白组(P<),结果表明CTGF反义RNA转染能够有效的下调VSMC内CTGF的表达(见图2)。
MTT法测定下调CTGF表达对VSMC增殖的影响
大鼠的VSMC经分离、培养和传代后,取第3-5代VSMC,经过相应因素处理后,MTT法检测反义RNA组、对照组和空白组第1d至第7d细胞增殖状况,绘制细胞增殖曲线,结果显示CTGF反义RNA组VSMC的增殖较其它组受到显着的抑制,表明下调VSMC内CTGF的表达能够明显的抑制VSMC的增殖(见表1,图3)。
表1MTT法检测第1~7d细胞增殖(OD值)因素
大鼠的VSMC经分离、培养和传代后,取第3-5代VSMC,经过相应因素处理后,划痕试验法检测反义RNA组、对照组和空白组0h及24h创口愈合情况,结果显示CTGF反义RNA组VSMC的创口愈合较其它组受到显着的抑制,表明下调VSMC内CTGF的表达能够明显的抑制VSMC的迁移(图4)。
Westernblot测定细胞Akt的表达和磷酸化水平
为了进一步探讨下调CTGF表达后,VSMC增殖和迁移受到抑制的相关机制,我们通过使用Westernblot技术测定各组细胞内Akt的表达以及磷酸化Akt的表达情况。
Akt的活性是通过其磷酸化程度而得到实现的,我们的实验结果显示下调CTGF表达可降低Akt磷酸化的水平,而对Akt总量的表达无影响(图5)。
3讨论
CTGF最初是在血小板源性生长因子的诱导下从人脐静脉内皮细胞cDNA库中克隆出来的,是一种富含半胱氨酸的分泌性多肽,其分子量为36~38kD。
它广泛表达于人类多种组织器官中,在病理情况下,其过度表达与某些增生性或纤维化疾病的发生发展密切相关,如硬皮病、肾纤维化、肝硬化、肺纤维化、动脉粥样硬化等[5]。
研究表明[6],CTGF能够直接诱导结缔组织细胞增殖和细胞外基质合成,CTGF-mRNA及其蛋白质在动脉粥样硬化血管中的表达比在正常血管中高50~100倍。
VSMC是一种多功能性间叶细胞,其功能主要是通过收缩和舒张来维持血管壁的张力,通过增生和ECM,来维持血管的完整性。
VSMC的增殖、迁移可导致新生内膜形成,这在血管损伤修复后AS形成和发展的过程中起到了关键性的作用,如何有效的促进损伤血管壁的修复,抑制VSMC的过度增殖和迁移是控制动脉粥样硬化进展的关键步骤[7]。
细胞增殖和迁移是一个严格的受控过程,受细胞内外多种信号分子的调节。
蛋白激酶B(Akt)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在细胞分化、细胞生长、细胞迁移等过程中具有重要的调节作用,目前的研究表明Akt的磷酸化水平增高可以促进细胞增殖和迁移[8]。
本研究通过反义RNA技术能够特异性的下调CTGF的表达,并且经过进一步的实验研究证实,下调CTGF的表达可以通过减少Akt的磷酸化来显着降低VSMC的增殖和迁移能力。
CTGF在AS病变整个发生发展过程中起着的不同作用,本实验初步探讨了CTGF对VSMC增殖和迁移的影响,丰实了动脉粥样硬化性缺血性脑血管病发病机制的研究。
而AS的影响因素毕竟是多方面的,我们应继续深入综合研究其相关影响因素,为动脉粥样硬化性脑血管病开辟有效的治疗方法打下基础。
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