周期性张应变调控血管平滑肌细胞黏附血小板微体及其在自噬中的作用

目的探讨周期性张应变力学刺激对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)与血小板微体(platelet-derived microparticles,PMPs)黏附能力的影响,以及黏附的PMPs对VSMCs自噬的调控作用。方法应用FX-5000T张应变加载系统,对体外培养VSMCs施加5%幅度的生理性张应变和15%幅度的高张应变;应用流式细胞术检测不同张应变作用的VSMCs与PMPs的黏附;免疫荧光检测PMPs刺激24 h后自噬标志分子微管相关蛋白轻链3(autophagy microtubule associated protein light chain 3,LC3)的表达水平; Western blotting检测PMPs刺激24 h后VSMCs自噬相关蛋白(autophagy related protein,Atg)的表达水平。结果与5%生理性张应变加载相比,15%高张应变加载24 h能显著增强VSMCs与PMPs的黏附水平,提示高张应变促进PMPs与VSMCs的黏附。免疫荧光和Western blotting结果显示,PMPs刺激可显著上升VSMCs中自噬标志蛋白LC3表达,同时Western blotting检测到PMPs刺激后Atg5、Atg7、Atg12蛋白表达水平显著上升。结论高张应变可以促进VSMCs黏附PMPs,黏附的PMPs可能通过增加Atg5、Atg7、Atg12、LC3表达,从而增强VSMCs自噬。     

生理性张应变通过增加核骨架蛋白Emerin表达抑制血管平滑肌细胞凋亡

目的探讨细胞核骨架蛋白Emerin及其调控的转录因子在感受张应变力学刺激影响血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)凋亡中的作用。方法应用FX-5000T张应变加载系统,对体外培养的VSMCs施加5%幅度、1.25 Hz频率生理性张应变,以静止组为对照;应用cleaved-caspase3 ELISA试剂盒检测VSMCs凋亡水平,Western blotting检测VSMCs细胞核骨架蛋白Emerin蛋白表达水平。静态条件下,RNA干扰抑制VSMCs的Emerin表达,Protein/DNA芯片检测345种转录因子活性;将特异性干扰Emerin后活性发生明显变化(上调或下调超过2倍)的转录因子进行IPA(Ingenurity Pathway Analysis)信息学分析,筛选与凋亡功能相关的转录因子;染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation,CHIP)结合q PCR检测特异性干扰Emerin对其与两种转录因子motif区域结合能力的影响。结果与静止组相比,5%生理性张应变加载24 h后,VSMCs凋亡水平显著降低,提示生理性张应变对细胞具有保护作用;5%张应变作用6、12和24 h均显著增加VSMCs的Emerin表达水平。静态条件下RNA干扰抑制Emerin表达,VSMCs凋亡水平显著增加,且10种参与细胞凋亡功能调控的转录因子活性显著上调(2倍以上),包括CREB-BP1、p300、p55、MAX、NRF-1、STAT1、STAT3、TEF1、TR和BZP;CHIP-q PCR结果显示,Emerin特异性干扰可以显著降低Emerin与STAT家族的两个成员STAT1和STAT3的motif区域结合能力。结论生理性张应变可能通过增加核骨架蛋白Emerin表达而调控Emerin与STAT1、STAT3等多种凋亡相关转录因子motif区域结合,进而调控转录因子活性影响VSMCs凋亡。探讨张应变力学刺激调控VSMCs功能的力学生物学分子机制,对揭示血管生理稳态维持和血管病理重建的分子机制具有一定意义。     

ROCK1及其相关信号分子参与张应变调控的血管平滑肌细胞增殖

目的探讨Rho相关卷曲蛋白激酶1(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase 1,ROCK1)及其相关信号分子在感受张应变机械刺激、调控血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)增殖功能中的作用。方法应用张应变加载系统对体外培养VSMCs施加牵张幅度10%、频率1.25 Hz生理性周向张应变;Brdu检测VSMCs增殖水平;Western blotting检测力学加载后VSMCs的ROCK1表达水平以及蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)α/βII、蛋白激酶D(protein kinase D,PKD)、胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)磷酸化水平;采用RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)检测ROCK1对VSMC增殖和PKCα/βII、PKD、ERK磷酸化的调控作用。结果 10%生理性张应变加载12、24 h显著抑制VSMCs的ROCK1表达,并显著抑制PKD和ERK的磷酸化;10%生理性张应变加载12 h显著抑制PKCα/βⅡ的磷酸化,但加载24 h PKCα/βⅡ的磷酸化与静止对照组相比无显著差异。RNAi抑制VSMCs的ROCK1表达后,VSMCs增殖水平显著降低,同时PKCα/βⅡ和PKD磷酸化水平显著降低,但ERK磷酸化无明显变化。结论 10%生理性张应变可能通过抑制ROCK1表达调控PKCα/βⅡ和PKD的磷酸化水平,从而影响VSMCs增殖,维持血管稳定性。探讨张应变力学刺激调控血管细胞功能的细胞内信号转导网络,对心血管生理和疾病病理机制研究具有一定意义。     

长链非编码RNA XR007793在病理性高张应变诱导平滑肌细胞增殖中的作用

目的探讨高血压条件下异常升高的周期性张应变刺激对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)增殖活性的影响以及VSMCs中一种长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)XR007793在其中可能的作用。方法应用体外周期性张应变加载系统Flexcell-4000对VSMCs分别施加5%生理性张应变和15%病理性高张应变,加载频率为1.25 Hz,加载时间24 h。荧光实时定量PCR检测XR007793及其共表达基因:信号转导与转录激活因子2(STAT2)、细胞分裂相关蛋白8(CDCA8)、原癌基因LMO2和干扰素调节因子(IRF7)的表达变化,Western bloting方法检测增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)表达变化,RNA干扰技术抑制VSMCs的XR007793表达,静态条件下流式细胞术检测VSMCs周期变化,牵拉条件下Brdu检测VSMCs增值变化情况。结果与5%生理性张应变组相比,15%病理性高张应变显著下调XR007793表达水平,促进VSMCs增值活性并上调STAT2和CDCA8的表达水平。静态条件下干扰XR-007793,VSMC增殖水平显著上升。高周期性张应变条件下干扰XR-007793,VSMC增殖水平上升,CDCA8表达水平上升。结论病理性高张应变可能通过降低XR007793表达来影响CDCA8表达变化,进而调控VSMCs增殖功能变化过程。研究结果为阐明高血压条件下血管重建机制和药物治疗靶标的研究提供新的实验依据。     

不同频率张应变作用下血管磷酸化HSP27的表达及其在血管平滑肌细胞迁移中的作用

目的研究血管和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)磷酸化热休克蛋白27(heat shock protein27,HSP27)在不同频率张应变条件下的表达变化及其对VSMCs迁移的影响。方法应用血管体外应力培养系统,在频率为0.5Hz和1.25Hz、平均压力15.996 kPa(120mmHg)和平均流量50mL/min的条件下培养猪颈总动脉,培养时间为24h;又用Flexercell细胞应变加载系统,对人VSMCs施加0.5Hz和1.25Hz频率的10%张应变,加载时间为12h。然后,Western blot检测不同频率张应变作用下血管和VSMCs的磷酸化HSP27的表达变化。应用RNA干扰技术,分别观察抑制HSP27表达前后的VSMCs迁移能力变化。结果与频率为0.5Hz作用相比,1.25Hz张应变可以激活血管和VSMCs的HSP27表达,抑制VSMCs迁移。RNA干扰HSP27后,VSMCs迁移数量明显增多。结论正常生理频率张应变可能通过激活血管HSP27抑制VSMCs迁移,以维持血管正常的结构和功能。     

在高血压动脉重建中microRNA-21对血管平滑肌细胞细胞外基质表达的调控作用

目的探讨在高血压动脉重建中microRNA-21(miR-21)对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的调控作用及其机制。方法建立腹主动脉缩窄型大鼠高血压模型,大鼠分为假手术对照组、高血压2周组和高血压4周组;对体外培养的大鼠主动脉VSMCs施加频率为1.25 Hz周期性张应变,加载幅度分别为0%(静态对照组)、5%(正常张应变组)、15%(模拟高血压状态的高张应变组),加载持续时间均为12 h。采用Western blotting和Real time RT-PCR技术,分别检测动脉和细胞样品ECM以及miR-21的表达。用miR-21特异干扰片段抑制培养的VSMCs miR-21表达,然后检测VSMCs的ECM、miR-21和Smad 7表达变化。结果与假手术对照组相比,高血压2周组胸主动脉ECM和miR-21的表达显著上升;高血压4周组胸主动脉的I型胶原、III型胶原和miR-21表达显著上升。与静态对照组和5%张应变组相比,15%张应变组VSMCs的I型胶原表达无显著变化,而III型胶原表达显著升高,Smad 7表达显著下降,周期性张应变增强VSMCs的miR-21表达。干扰miR-21降低周期性张应变状态下VSMCs的miR-21表达以及III型胶原蛋白水平表达,上调VSMCs的Smad 7表达。结论高血压血管重建导致大鼠胸主动脉ECM和miR-21高表达。周期性高张应变可诱导VSMCs的miR-21高表达,再通过其调节Smad 7蛋白,进而调控VSMCs的ECM,尤其是III型胶原的表达,参与高血压血管重建。     

钙离子参与周期性高张应变和血小板源性微囊协同诱导的血管平滑肌细胞迁移

目的探究周期性高张应变和血小板源性微囊(platelet-derived microvesicles,PMVs)对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)迁移功能的影响,以及Ca²⁺在其中的作用。方法应用FX-5000T应变加载系统对体外培养VSMCs施加5%、15%幅度周期性张应变,分别模拟VSMCs受到生理、高血压条件下的周期性高张应变;使用划痕实验检测VSMCs迁移;使用无Ca²⁺培养基创造细胞外无游离Ca²⁺条件;应用IP3R拮抗剂2-APB阻断细胞内Ca²⁺释放;施加TRPV4通道拮抗剂GSK219和L型电压门控钙通道的抑制剂Nifedipine分别阻断相应Ca²⁺通道;体外施加凝血酶激活血小板产生PMVs以模拟高血压病理环境。结果与5%周期性张应变相比,15%周期性张应变可以显著促进VSMCs迁移。去除细胞外Ca²⁺可以抑制VSMCs迁移,但GSK219和Nifedipine对于15%高张应变诱导的VSMCs迁移无显著作用;2-APB可以抑制15%高张应变诱导的VSMCs迁移过程。同时PMVs可以显著促进15%高张应变诱导的VSMCs迁移,并且细胞外和细胞内Ca²⁺均参与其中。结论细胞内钙和细胞外钙在15%周期性高张应变诱导的VSMCs迁移中均发挥重要作用,并且PMVs可以协同参与到上述过程中。研究结果为高血压病理性张应变诱导血管重建的分子机制和临床治疗提供力学生物学新思路。     

Rho蛋白解离抑制因子α在高血压大鼠胸主动脉的表达

目的 研究高血压大鼠胸主动脉以及周期性张应变刺激下血管平滑肌细胞(VSMCs)的Rho蛋白解离抑制因子(RhoGDIα)的表达变化,探讨血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)信号通路对其表达的调控影响. 方法 应用实时PCR和Western blotting技术分别检测4周、12周和18周自发性高血压大鼠(SHR, n =4)和正常血压京都种鼠(WKY, n =4)胸主动脉RhoGDIα mRNA和蛋白的表达;免疫组织化学检测RhoGDIα在SHR和WKY胸主动脉的定位;Western blotting技术检测腹主动脉缩窄性高血压大鼠(ACR, n =6)胸主动脉RhoGDIα蛋白的表达;应用细胞应变加载系统对大鼠胸主动脉VSMCs施加1Hz、10%的周期性张应变,在有或无血管紧张素亚型Ⅰ(AT1)受体拮抗剂 L-158809的条件下观察周期性张应变刺激对VSMCs RhoGDIα蛋白表达的影响. 结果 4周与12周SHR和WKY胸主动脉RhoGDIα表达无显著性差异,而在18周组,SHR胸主动脉RhoGDIα表达显著高于WKY.RhoGDIα主要存在于血管中膜VSMCs.2周和4周ACR胸主动脉RhoGDIα表达较正常对照组显著上调,提示在高血压状态下的主动脉RhoGDIα的表达上调.10%周期性张应变加载抑制了VSMCs的RhoGDIα表达,加入ATI受体拮抗剂后RhoGDIα表达显著低于10%周期性张应变加载组. 结论 大鼠高血压时主动脉RhoGDIα表达上调;Ang Ⅱ信号通路在RhoGDIα表达调控中起重要作用.     

周期性高张应变通过下调 PGC1α 表达抑制血管平滑肌细胞线粒体生物发生

目的 探讨高血压背景下病理性高张应变对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)线粒体生物发生的影响,以及PGC1α蛋白在这一过程中的作用。方法 采用Flexcell-5000T体外细胞张应变加载系统对VSMCs施加频率为1.25 Hz、幅度分别为5%和15%的周期性张应变,模拟正常生理情况和高血压病理情况下的力学环境;通过蛋白免疫印迹(Western blotting)和荧光定量PCR(qPCR)方法检测正常生理和高血压病理力学条件下VSMCs的PGC1α蛋白表达,以及柠檬酸合酶和线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)拷贝数变化情况;应用PGC1α特异性激活剂ZLN005和有效干扰片段siRNA检测PGC1α表达上调或下调对柠檬酸合酶和mtDNA拷贝数的影响。结果 与5%生理性周期性张应变相比,15%病理性高张应变显著抑制VSMCs的PGC1α和柠檬酸合酶的表达,mtDNA拷贝数显著降低。与对照组相比,对VSMCs转染PGC1α干扰片段siRNA或孵育PGC1α特异性激活剂ZLN005,分别下调和上调PGC1α蛋白...     

microRNA-214-3p在周期性张应变诱导内皮祖细胞分化和增殖中的作用

目的探讨microRNA-214-3p(miR-214-3p)在周期性张应变诱导内皮祖细胞(endothelial progenitor cells, EPCs)分化和增殖中的作用。方法采用FX-5000T细胞周期性张应变加载装置对EPCs施加生理水平的周期性张应变(5%幅度、1.25 Hz频率),加载时间24 h。应用miRNAs芯片筛选周期性张应变调控下差异表达的miRNAs,并挑选miR-214-3p进行深入研究。实时荧光定量PCR方法检测EPCs内平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)相标志分子的表达,BrdU结合酶联免疫吸附ELISA法检测EPCs增殖功能。之后,使用miR-214-3p抑制剂抑制miR-214-3p的表达,检测EPC内VSMC相标志分子表达及EPCs增殖。结果周期性张应变显著抑制miR-214-3p表达,并抑制EPCs向VSMC相分化,同时显著促进EPCs增殖。在静态条件下,使用miR-214-3p抑制剂干扰miR-214-3p的表达,miR-214-3p水平下降同样会抑制EPCs向VSMC相分化,并且诱导EPCs增殖能力显著上升。结论生理水平的周期性张应变能够抑制EPCs内miR-214-3p表达,从而抑制EPCs向VSMC相分化,并且促进EPCs增殖。研究结果为血管损伤的治疗提供新的治疗靶点。     

FOXO1参与高血压条件下异常张应变诱导的血管平滑肌细胞增殖

目的 探讨高血压条件下异常升高的周期性张应变刺激对血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）增殖的影响,以及Forkhead转录因子1（FOXO1）在其中可能的作用。方法 构建腹主动脉缩窄高血压大鼠模型,并以假手术组为对照,应用FX-4000T体外周期性张应变加载系统,分别对VSMCs施加5%的生理性张应变和15%的高血压病理性张应变。Western blot检测VSMCs的FOXO1及p-FOXO1表达水平,BrdU法检测VSMCs 增殖活性。RNA干扰技术抑制VSMCs的FOXO1表达,检测FOXO1、p-FOXO1表达以及VSMCs增殖活性变化。结果 腹主动脉缩窄术后 2和4周,大鼠血压较假手术大鼠明显增高。与假手术大鼠相比,高血压大鼠血管壁细胞增殖活性明显增高,同时 FOXO1及 p-FOXO1表达水平也显著性升高。细胞实验表明,与5%张应变组相比,15%张应变加载显著上调VSMCs的FOXO1、p-FOXO1表达水平,以及VSMCs增殖活性。静态条件下RNA干扰抑制VSMCs的FOXO1及p-FOXO1表达,VSMCs的增殖活性明显降低。结论 高血压病理条件下,异常增高的周期性张应变可能通过促进 FOXO1表达和磷酸化诱导VSMCs增殖。以动物模型观察现象,在细胞分子水平探讨机制,旨在明确FOXO1在高血压血管重建中的作用及其力学生物学机制,为阐明高血压血管重建的发病机理和药物治疗靶标的研究提供新的实验依据。     

周期性机械牵拉通过上调Runx2表达促进MC3T3-E1细胞迁移

目的 探究周期性牵拉对小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1迁移功能的影响及其相关机制.方法 使用应变加载系统对体外培养的MC3T3-E1细胞施加15％幅度的牵拉,模拟细胞体内受力情况.使用划痕愈合实验检测MC3T3-E1细胞的迁移功能,使用蛋白免疫印迹法检测Runx2表达情况,使用RNA干扰技术特异性降低Runx2表达量....     

AMPK激活剂抑制PDGF诱导的大鼠血管平滑肌细胞增殖的机制研究

目的: 观察血小板源性生长因子(PDGF)及一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)激活剂5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷(AICAR)干预后血管平滑肌细胞(VSMCs)的增殖变化,探讨PDGF对平滑肌细胞的促增殖效应及激活AMPK抑制增殖机制。 方法: SD大鼠主动脉血管平滑肌细胞经PDGF及AICAR干预24 h、48 h、72 h后,分为A组(AICAR)、P组(PDGF)、A+P组(AICAR+PDGF)和对照组,4个组用MTT法测量细胞的增殖情况;并检测不同AICAR作用时间下(30 min、1 h、3 h、6 h、12 h)AMPK的活化情况和mTOR 的蛋白活性,以及上述各组中AMPK活化和mTOR 蛋白活性。结果: (1)与对照组相比,PDGF干预组的MTT值显著增加(P<0.05),AMPK激活组能显著抑制PDGF诱导的MTT值的增加效应(P<0.05);(2) AICAR可诱导细胞AMPK的磷酸化水平增加(P<0.05),AICAR的诱导效应有随药物干预时间增加而逐渐增强的趋势;(3)与对照组相比, AICAR干预后p-mTOR表达活性显著减弱(P<0.05),随着药物干预时间延长,p-mTOR表达也呈逐渐减弱的趋势;(4)各组干预12 h后分别检测p-AMPK表达强度,与对照组比较,P组显著减弱(P<0.01),A+P组显著增强(P<0.01),而A+P组与P组比较,A+P组强于P组(P<0.01),A组较对照组显著增强(P<0.01);检测p-mTOR表达强度,与对照组比较,P组显著增强(P<0.05),A+P组较低(P<0.05),A+P组低于P组(P<0.05),A组低于对照组(P<0.05)。结论: PDGF刺激能促进VSMCs增殖,该促增殖效应可被AMPK激活剂AICAR所抑制;细胞mTOR活性下调可能参与AMPK活化诱导的抑制VSMCs增殖的作用。     

Shear stress protects against endothelial regulation of vascular smooth muscle cell migration in a coculture system.

Vascular endothelial cells (ECs) are constantly exposed to blood flow-induced shear stress; these forces strongly influence the behaviors of neighboring vascular smooth muscle cells (VSMCs). VSMC migration is a key event in vascular wall remodeling. In this study, the authors assessed the difference between VSMC migration in VSMC/EC coculture under static and shear stress conditions. Utilizing a parallel-plate coculture flow chamber system and Transwell migration assays, they demonstrated that human ECs cocultured with VSMCs under static conditions induced VSMC migration, whereas laminar shear stress (1.5 Pa, 15 dynes/cm2) applied to the EC side for 12 h significantly inhibited this process. The changes in VSMC migration is mainly dependent on the close interactions between ECs and VSMCs. Western blotting showed that there was a consistent correlation between the level of Akt phosphorylation and the efficacy of shear stress-mediated EC regulation of VSMC migration. Wortmannin and Akti significantly inhibited the EC-induced effect on VSMC Akt phosphorylation and migration. These results indicate that shear stress protects against endothelial regulation of VSMC migration, which may be an atheroprotective function on the vessel wall.