平滑肌细胞特异性敲除CD38基因对AngⅡ诱导小鼠血压升高及血管重塑的影响及其机制

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研究背景与目的:高血压病是指以体循环动脉血压(收缩压/舒张压)增高为主要特征的血管性疾病,是心脏病、脑卒中和肾衰等疾病的主要危险因素。目前针对高血压病的治疗主要针对改善高血压的症状,并不能真正延缓疾病的进展。因此,深入探讨高血压病,尤其是高血压导致血管损伤的发病机制,对高血压病的防治具有重要意义。血管紧张素Ⅱ、生长因子及异常血流动力学改变都可导致血管平滑肌功能异常比如氧化应激损伤、细胞表型转变,进而出现中膜增厚、血管硬化等高血压病的常见病理特征。CD38是哺乳类动物细胞的主要NAD+降解酶,且存在于几乎所有的细胞。我们实验室的前期结果表明,CD38缺失可以改善Ang Ⅱ诱导的心肌肥大、血压升高及高血压引起的血管重塑。CD38缺失通过促进NAD+信号通路,进而抑制血管平滑肌细胞的衰老相关外泌体的产生和分泌,延缓血管衰老。本课题将在以上工作基础上,利用平滑肌细胞特异性CD38敲除小鼠制备Ang Ⅱ诱导的高血压模型明确CD38介导的平滑肌细胞表型转化在高血压及其诱导的血管重塑中的作用,并利用CD38抑制剂78c在离体细胞水平进一步分析其作用机制,以期为高血压病的防治提供新的思路和实验依据。实验方法:1.CD38fl/flSMAcre小鼠的制备与基因型鉴定:1)本实验室已有CD38fl/fl小鼠,将其与SMAcre工具鼠交配可得到平滑肌细胞特异性CD38敲除小鼠CD38fl/fl SMAcre;2)鼠尾裂解法提取小鼠尾巴DNA,PCR法鉴定小鼠基因型。2.高血压小鼠模型的构建及其表型分析:1)取8周龄的雄性小鼠包括野生型小鼠(CD38fl/fl)、平滑肌细胞特异性CD38敲除鼠(CD38fl/flSMAcre)20只,平均分为对照组与给药组,将微渗透泵植入小鼠肩胛处,给予Ang Ⅱ(1500 ng/min/kg)或生理盐水,持续给药4周。2)使用小动物血压检测仪(尾套法),每周监测小鼠尾动脉血压;3)利用小动物超声成像系统,监测左心室壁厚度、射血分数等心功能指标。4)分离小鼠血清检测心、肾功能相关生化指标;5)称量小鼠心脏重量及体重,分析各组间心脏体重比;6)分离并固定小鼠胸主动脉、心脏和肾脏,制备石蜡切片,分别进行EVG染色、Masson染色和PAS染色,对血管中膜厚度、心肌间质纤维化情况和肾小球面积比进行对比分析;7)提取肾脏组织RNA通过QPCR检测肾脏组织中炎症因子TNFα、IL-1β和MAC2以及纤维化相关基因αSMA、TGFβ和COLⅢ的表达。3.抑制CD38的NAD+水解酶活性对AngⅡ诱导平滑肌细胞功能改变及损伤的影响:给予CD38抑制剂78c,主要观察抑制CD38的NAD+水解酶活性后,1)对Ang Ⅱ诱导小鼠原代主动脉平滑肌细胞或人主动脉平滑肌细胞成纤维化型转化的影响,利用QPCR检测纤维化相关基因αSMA、TGFβ和COLⅢ的表达;2)对Ang Ⅱ诱导平滑肌细胞增殖的影响:利用CCK8试剂盒检测平滑肌细胞的增殖情况3)对Ang Ⅱ诱导平滑肌细胞纤维化及氧化应激损伤的影响:Q-PCR和Wersten Blot检测纤维化相关基因αSMA、TGFβ和COLⅢ及氧化应激相关基因NOX4、FOXO3a的表达。实验结果:1.平滑肌细胞特异性敲除CD38基因能显著改善AngⅡ诱导的小鼠血压升高和血管重塑、抑制心肌肥厚及延缓肾小球病变。2.抑制CD38的NAD+水解酶活性(给予CD38抑制剂78c)可降低Ang Ⅱ诱导平滑肌细胞成纤维型表型转变导致的TGFβ、COLⅢ基因表达,并呈浓度和时间依赖性;抑制AngⅡ导致的平滑肌细胞增殖;促进平滑肌细胞FOXO3a表达并抑制Ang Ⅱ引起平滑肌细胞TGFβ、COLⅢ和NOX4表达的升高。结论:1.平滑肌细胞特异性敲除CD38基因可改善Ang Ⅱ引起的小鼠血压升高和血管重塑,以及高血压引起的心、肾功能损伤。2.抑制CD38的NAD+水解酶活性可抑制AngⅡ诱导的平滑肌细胞成纤维型细胞表型转化和细胞增殖。3.其机制可能与CD38缺失或抑制CD38的NAD+水解酶活性可引起细胞内NAD+增加,激活FOXO3a介导的抗氧化应激,抑制NOX4介导的活性氧生成和抑制TGFβ介导的纤维化信号通路,进而减轻Ang Ⅱ导致的血压升高及其引起的血管平滑肌细胞损伤有关。
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