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心血管疾病是世界上严重危害人民生命和健康的疾病之一,其发病率和死亡率均居各种疾病前列,动脉粥样硬化(Atherosclerosis,As)是心血管疾病的主要病理基础。近年来研究发现,血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)增殖形成As病变是As发生、发展的重要步骤,As也可能是一种VSMCs的良性肿瘤,其发生、发展取决于细胞增生和凋亡这对矛盾相互作用的结果,因此有效地控制VSMCs增殖已成为治疗As的一种手段。丹皮酚(paeonal, Pae)是毛茛科植物牡丹Paeorcia Suffruficoas Andr的干燥根皮及萝摩科植物徐长卿Cynanchum paniculatium(Bunge) Krtag 的主要活性成分,我们已有大量研究证实Pae对As模型的形成和发展过程有一定干预作用。本研究在培养家兔主动脉平滑肌细胞的基础上,观察Pae体内和外给药抑制VSMCs增殖、诱导凋亡及对相关基因表达调控的影响,从分子机制及As发生发展的重要环节来探索Pae对As的作用及作用特点。
目的:探索高效快速的家兔血管平滑肌细胞体外原代培养及传代技术,为分子生物学实验提供足量可靠的细胞来源;体外和体内给药观察Pae对家兔VSMCs增殖的抑制作用及细胞周期调控机制;观察Pae对体外培养的家兔VSMCs凋亡的诱导作用及其分子机制。
方法:采用组织块预消化法对家兔血管平滑肌细胞进行培养,倒置显微镜下观察细胞生长情况,台盼蓝染色检测细胞活性,免疫组化法鉴定血管平滑肌细胞。家兔灌胃Pae150mg/kg制备含药血清,MTT法测定Pae对VSMCs增殖的抑制作用,流式细胞仪分析细胞周期分布特征。相差显微镜和荧光显微镜观察Pae对VSMCs形态学的改变,流式细胞仪分析VSMCs凋亡率,免疫组化检测VSMCs p53、C-myc蛋白表达。
结果:
1. 组织块预消化法培养家兔血管平滑肌原代细胞
组织块经0.15%胶原酶液消化6h后贴壁培养,细胞生长密度高,速度较快,纯度相对较高,原代培养时间为7d~10d。
2.Pae体外给药对VSMCs增殖的抑制作用
以Pae100、150及200mg/L三种浓度分别作用于VSMCs 24h、48h、72h,结果发现以上三种浓度在24h时即可对VSMCs的增殖呈现出明显的抑制作用,且在72h内对VSMCs的增殖持续保持明显的抑制作用。
3.Pae含药血清对VSMCs增殖的抑制作用
以15%、20%、25%三个浓度的含药血清分别作用于VSMCs24h、48h、72h,结果发现以上三种浓度在24h时即可对VSMCs的增殖呈现出明显的抑制作用, 25%含药血清作用于VSMCs 24h、48h、72h的抑制率分别为36.3%、66.5%、80.1%,抑制效应呈时间依赖性; 20%含药血清在72h内对VSMCs的增殖持续保持明显的抑制作用; 15%含药血清在72h内随着时间的增加其抑制作用逐渐减弱。
4.Pae体外给药对VSMCs周期的调控作用
Pae31.25、62.5及125mg/L三种浓度组S期和G2/M期的细胞所占比例显著小于对照组;对照组中G0/G1期的细胞所占比例减少,Pae31.25、62.5及125mg/L三种浓度组G0/G1期的细胞所占比例显著高于对照组。
5.Pae体外给药对VSMCs形态学改变
相差显微镜下观察发现,VSMCs传至4~6代代融合时,胞体细长,呈长的梭形,多层生长,具有典型的“峰”,“谷”现象。加含Pae 31.25mg/L的10%胎牛血清的DMEM培养液后,VSMCs与对照组相比,发生不同程度的收缩,细胞连接疏松,细胞间间隙扩大,细胞体积变小,胞浆皱缩呈多角形,或星芒状,个别胞核皱缩,或模糊不清。“峰”,“谷”现象尚存。而Pae 62.5、125 mg/L实验组,VSMCs明显收缩,大多数细胞浆皱缩,细胞间连接疏松,甚至细胞变圆附于其它细胞上,在谷的位置VSMCs稀疏,部分脱落;而“峰”处细胞较多,收缩呈簇。荧光显微镜下观察,实验组可见早期凋亡细胞,表现为细胞核为AO 染色呈黄绿色荧光,浓聚成新月形或颗粒状,位于细胞的一侧。
6.Pae体外给药对VSMCs凋亡率的影响
Pae作用VSMCs 36h后,流式细胞仪检测结果表明,Pae 31.25、62.5和120mg/L浓度组的DNA直方图可见到较明显的亚二倍体峰(Sub-G1峰),其凋亡率分别为(5.83±0.21)%、(7.14±0.71)%和(6.72±0.39)%;空白对照组的凋亡率为(2.06±0.23)%。Pae31.25、62.5及120mg/L三种浓度组与空白对照组比较凋亡率明显增加。
7.Pae体外给药对VSMCs p53、C-myc蛋白表达的影响
Pae 62.5和120mg/L浓度组可使VSMCs的p53蛋白表达显著增加,而C-myc蛋白表达明显下调。
结论:
家兔主动脉组织块经0.15%胶原酶液消化6h后贴壁培养的方法可为分子生物学实验提供足量可靠的细胞来源。Pae一定浓度体内、外给药均可抑制VSMCs增殖,通过增加G0/G1期细胞所占比例和减少S期细胞所占比例阻止VSMCs细胞周期由G0/G1期向S期推进。Pae在一定浓度范围内可以呈剂量依赖性诱导VSMCs发生凋亡,该作用与上调p53蛋白和下调C-myc蛋白表达有关。