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背景和目的:血管壁由内膜、中膜和外膜构成。近年来的研究发现血管外膜可产生大量的活性氧(Reactive oxygen species,ROS),通过自分泌、旁分泌作用参与多种心血管疾病发生的病理生理过程。正常情况下,血管壁产生的ROS被内源性抗氧化物酶清除,若其大量产生或者清除受到抑制,可导致氧化/抗氧化失衡,氧化应激发生,血管壁结构和功能受损。本研究在体外细胞水平观察三种主要的内源性抗氧化物酶在血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ,AngⅡ)刺激的血管外膜成纤维细胞(Vascularadventitial fibroblasts,VAF)中的表达及其相关信号通路,并进一步探讨转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(Peroxisomeproliferator-activated receptorγ,PPARγ)在上述过程中的调节作用及相关机制。
方法:取Sprague-Dawley(SD)大鼠胸主动脉外膜进行体外培养VAF,待细胞长至亚融合状态给予相应的药物刺激,然后采用实时定量PCR技术和蛋白免疫印记Western blot检测VAF内源性抗氧化物酶包括锰超氧化物歧化酶(Manganese-superoxide dismutase,Mn-SOD)、铜/锌超氧化物歧化酶(Copper/zinc-superoxide dismutase,Cu/Zn-SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPx)的mRNA和蛋白表达,并用相应的试剂盒检测其中发生改变的抗氧化物酶的活性水平;采用实时定量PCR和Western blot测定转录因子PPARγ的mRNA和蛋白水平;Western blot检测细胞表型转化因子α-平滑肌肌动蛋白(α-Smooth muscle actin,α-SMA)、AngⅡ1型受体(AngiotensinⅡtype1 receptor,AT1R)的蛋白表达以及ERK1/2的磷酸化水平;采用电泳迁移率变动分析(Electophoretic Mobility Shift Assay,EMSA)方法测定PPARγ的DNA结合活性;流式细胞仪技术检测细胞内ROS水平。
结果:(1)AngⅡ可抑制VAF内CAT的mRNA、蛋白表达和活性水平,呈剂量和时间依赖性,对Mn-SOD、Cu/Zn-SOD和GPx无明显影响。(2)外源性的CAT(Polyethylene glycol-catalase,PEG-CAT)可明显降低AngⅡ诱导的细胞内ROS生成及VAF表型转化因子α-SMA的表达。(3)AT1R抑制剂Losartan预处理和AT1R小干扰RNA(Small-interferingRNA,siRNA)转染明显抑制AngⅡ诱导的CAT表达降低。ERK1/2通路抑制剂PD98059同样可逆转AngⅡ对CAT的抑制作用,而PI3K抑制剂LY294002对AngⅡ诱导的CAT下调无明显抑制作用。(4)AngⅡ可呈剂量和时间依赖性抑制VAF内PPARγ的mRNA和蛋白表达,并降低PPARγ的DNA结合活性。PPARγ siRNA转染后显著降低了细胞内CAT的mRNA和蛋白表达。PPARγ激动剂15d-PGJ2和吡格列酮可在转录水平抑制AngⅡ诱导的CAT表达降低,这一抑制作用被PPARγ拮抗剂GW9662所逆转。(5)Losartan预处理以及AT1R siRNA转染对15d-PGJ2和吡格列酮抑制AngⅡ诱导的CAT下调作用无明显影响,而ERK1/2抑制剂PD98059可显著增强15d-PGJ2和吡格列酮对AngⅡ诱导的CAT表达降低的逆转作用。
结论:AngⅡ可通过AT1R激活ERK1/2信号通路,进而抑制大鼠VAF内抗氧化物酶CAT的表达和活性,使细胞内ROS清除减少,大量聚积,导致VAF表型转化为肌成纤维细胞。转录因子PPARγ介导了AngⅡ对CAT的抑制作用。PPARγ激动剂15d-PGJ2和吡格列酮可在转录水平逆转AngⅡ诱导的CAT表达降低,从而保护VAF免于氧化应激损伤和发生表型转化,其保护机制可能与抑制ERK1/2磷酸化水平有关。