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Effects of icariin on expression of glucose regulated protein78 in vascular smooth muscle cell induced by homocysteinemia

淫羊藿苷对HCY诱导增殖血管平滑肌细胞GRP78表达的影响



全 文 :淫羊藿苷对 HCY诱导增殖血管平滑肌细胞
GRP78表达的影响
沈晓君,何航
(河南中医学院 基础医学院,河南 郑州 450008)
[摘要] 目的:研究淫羊藿苷(ICA)对同型半胱氨酸(HCY)诱导的增殖血管平滑肌细胞(VSMC)葡萄糖调节蛋白78
(GRP78)基因表达的影响,探讨ICA抗动脉粥样硬化的机制。方法:建立HCY诱导的兔 VSMC增殖模型,与不同浓度的 ICA
共同培养48h后,用流式细胞仪Annexin/PI双染法检测凋亡率;RTPCR检测GRP78mRNA的表达;目的基因克隆、鉴定并测
序。结果:02,04mg·L-1的ICA可显著促进兔VSMC凋亡,且存在剂量依赖性,与半胱氨酸组相比,差异显著(P<001);
RTPCR结果显示:02,04mg·L-1的淫羊藿苷作用于VSMC48h后,GRP78mRNA表达水平显著升高,与半胱氨酸组相比
差异显著(P<005);测序结果表明,来源于VSMC的全长648bp的基因片断与兔葡萄糖调节蛋白78基因高度同源。结论:
ICA促进GRP78mRNA表达,诱导兔VSMC凋亡,可能是其抗动脉粥样硬化的机制之一。
[关键词] 淫羊藿苷;同型半胱氨酸;血管平滑肌细胞;葡萄糖调节蛋白78;细胞凋亡
[收稿日期] 20090210
[基金项目] 河南省科技攻关计划项目(0624420026)
[通信作者] 沈晓君,Tel:(0371)68327865,13526669581,Email:
shenxiaojun0628@163.com
  动脉内膜下脂质沉积伴血管平滑肌细胞(vas
cularsmoothmusclecel,VSMC)增殖是动脉粥样硬
化(athemsclerosis,AS)的主要形态特征。目前,中药
通过调节VSMC凋亡途径防治 AS的研究已经取得
了一定的成果,但中药黄酮类化合物淫羊藿苷(icar
in,ICA)对VSMC增殖抑制作用分子机制的研究尚
未见报道。本实验通过观察 ICA对同型半胱氨酸
(homocysteinemia,HCY)诱导的血管平滑肌细胞增
殖及内质网应激途径标志蛋白葡萄糖调节蛋白78
(glucoseregulatedprotein,GRP78)基因表达的影响,
探讨其促进VSMC凋亡可能的作用靶点,为 ICA治
疗新的适应症提供理论线索。
1 材料
1.1 细胞株、药品及试剂
兔主动脉平滑肌细胞(中国协和医科大学基础医
学院细胞培养中心)。ICA对照品(中国药品生物制
品鉴定所,纯度99%,批号110737200312),HCY(Sig
ma公司,批号C7352),pMD19T载体,DNA连接酶,
大肠杆菌JM109,限制性内切酶BamHⅠ,限制性内切
酶HincⅡ,Taq酶(大连宝生物工程有限公司,Lot:
Ck401A),DMEM 培 养 基 (GibcoBRLUSA,Lot:
1320158),高纯总RNA快速提取试剂盒(上海捷瑞生
物工程有限公司,Lot:GRX010),逆转录试剂盒(Fer
mentas,Lot:00027362),AnnexinVFITC凋亡检测试
剂盒(南京凯基生物公司,Lot:KGA107)。
1.2 仪器
HeraC02细胞培养箱(德国 GMBH公司),209b
型超净工作台(苏净集团安泰公司),BHNICB型
倒置显微镜(日本 OlympsuOptical公司),GelDoc
200TM型凝胶图像分析仪(美国 BIORAD公司);
FACSCalibur流式细胞仪(美国 BD公司);TGRA
DIENT型PCR仪(德国Biometra公司)。
2 方法
2.1 模型建立及实验分组
兔主动脉平滑肌细胞置于含有10%小牛血清
的DMEM培养基中,加入终浓度为100mg·L-1的
链霉素与青霉素,在37℃,5%CO2条件下培养,用
含001%EDTA的025%胰酶进行消化传代,处于
对数生长期的第3~5代细胞用于实验。取生长良
好的细胞按1×108个/L稀释后接种于96孔培养板
培养24h,分为空白组、HCY模型组、ICA处理组,
每组设6个复孔,HCY模型组、ICA处理组均加入
同型半胱氨酸,剂量为1×10-4mol·L-1,培养24h
后,ICA处理组分别加入 04,02,01mg·L-1的
ICA,继续培养48h后,分别收集细胞。
2.2 AnnexinVPI法检测细胞凋亡率
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试验按试剂盒说明操作,各组用 PBS洗涤,
025%胰蛋白酶消化2~3min,转移至离心管中,加
入培养液,混匀后1000r·min-1离心4min,弃上
清,加PBS重悬细胞,调整细胞密度为 1×106个/
mL。取05mL上述细胞悬液,1000r·min-1离心
4min,弃上清,加05mLBindingBufer重悬细胞,
加入1μL荧光标记的AnnexinV试剂,混匀后避光
室温下孵育20min,加入5μLPI,混匀后避光4℃
下孵育5min,加入500μLBindingBufer,随即用流
式细胞仪检测凋亡率,使用 Flowmax24软件进行
数据处理。
2.3 RTPCR检测GRP78mRNA表达
2.3.1 总 RNA提取 用高纯总 RNA提取试剂盒
提取每组细胞总 RNA,紫外分光光度仪测定,纯度
要求A260nm/A280nm>18,l5%琼脂糖凝胶电泳鉴定
其完整性,28S/18S约等于2,置-70℃冰箱保存。
2.3.2 cDNA合成 按逆转录试剂盒说明书操作,
在离心管加入总RNA10μL,Oligo引物1μL,DEPC
处理水1μL,轻轻混合,瞬时离心,70℃5min,冰上
冷却,瞬时离心。加入5×bufer4μL,逆转录酶抑
制剂1μL,10mmol·L-1dNTPmix2μL,37℃ 5
min,再加入MMLV逆转录酶1μL,42℃60min,70
℃ 10min,冰上冷却。
2.3.3 PCR 以 cDNA为模板,以 βactin为内参
照,扩增GRP78基因片段。βactin引物设计,上游
引物:5′CTACAATGAGCTGGTGTGG3′,下游引物:
5′TAGCTCTTCTTCAGGGAGGA3′;GRP78序列引
物,上游:5′TCTAGGTGAACGACCCCTAAC3′,下
游:5′GTTCTCTCAATTTTCTCCCAAC3′,扩增片段
分别为268,648bp,反应体系为25μL。反应条件:
94℃ C预变性5min,94℃变性50s,55℃退火50
s,72℃延伸1min,30个反应循环,72℃最后延伸3
min。取5μLRTPCR产物及5μLDNAMarker进
行15%琼脂糖凝胶电泳,采用GelDoc200TM型凝胶
图像分析仪进行吸光度扫描,结果以目的基因与 β
actin的积分吸光度比值表示。
2.4 克隆差异表达基因片段、酶切鉴定并测序
PCR产物用15%琼脂糖凝胶电泳分离,切下
目的片段,琼脂糖凝胶回收试剂盒回收。目的片段
与质粒pMD19T载体的重组连接、连接产物转化大
肠杆菌JM109、感受态的制备和转化方法参照文献
(分子克隆第3版)进行。重组质粒的筛选和鉴定
根据蓝白筛选原理,白色菌落即为重组克隆,随机挑
取5个阳性菌落转种于 Amp+ LB固体培养基,37
℃培养18~24h后准备鉴定。取少许菌落,溶于30
μL去离子水中,100℃煮沸10min,12000r·m-1
离心10min。取5μL上清作为模板,PCR扩增30
个循环,扩增产物用琼脂糖凝胶电泳分析。参照Vi
tagene日常型质粒 DNA小量纯化试剂盒说明书进
行质粒提取。用限制性内切酶 BamHⅠ单酶切,
BamHⅠ和 HincⅡ双酶切重组质粒 pMD19TGRP。
并将鉴定过已经转化进目的片段的细菌交于上海捷
瑞公司,采用 Sanger末端终止法进行测序,利用生
物学软件对测序结果进行分析。
2.5 数据统计与分析
各组实验数据均以 珋x±s表示,采用 SPSS100
软件包进行单因素方差分析,组间两两比较采用
LSD方法。
3 结果
3.1 AnnexinVFITC/PI双染流式细胞仪检测结果
经ICA处理48h后,02,04mg·L-1组细胞
凋亡百分率均高于HCY组(P<001),且随ICA剂
量增加而增加(表1)。
表1 ICA对48hVSMC细胞凋亡的影响(珋x±s,n=6)
组别 剂量/mg·L-1 凋亡率/%
空白对照 - 112±047
HCY2) 10-4 093±022
ICA 01 134±094
  02 752±1491)
  04 915±0811)
  注:①与HCY组比较1)P<001;②2)剂量单位为 mol·L-1(表
2同)。
3.2 ICA对VSMCGRP78mRNA表达的影响
根据上述流式细胞仪检测结果,ICA处理组选
用02,04mg·L-12组。RTPCR结果显示,ICA
处理组细胞 GRP78mRNA表达明显升高,与 HCY
组比较差异显著(P<005)(表2)。
表2 ICA对VSMCGRP78mRNA表达的影响(珋x±s,n=6)
组别 剂量/mg·L-1 GRP78mRNA/βactinmRNA
空白对照 - 0103±0041
HCY2) 10-4 0275±0035
ICA 02 0336±00291)
  04 0387±00231)
3.3 克隆差异表达基因片段、电泳鉴定及测序结果
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菌液PCR鉴定结果见图1;质粒酶切鉴定结果
见图2;测序结果显示,全长648bp的基因片断与兔
葡萄糖调节蛋白78基因高度同源。
1,3,4.阳性克隆;2.阴性克隆M。
图1 PCR阳性克隆筛选琼脂凝胶电泳
图2 限制酶切质粒DNA片断琼脂凝胶电泳
4 讨论
VSMC发生表型转变、迁移、增生并分泌大量细
胞外基质,经其表面的 LPL受体介导吞噬脂质形成
肌原性泡沫细胞是 AS的基本病变[1]。由于 AS发
病过程中平滑肌细胞的增殖始终占主导地位,因此,
促进VSMC凋亡、防止其过度增殖是治疗 AS的新
思路。
蛋白在内质网腔形成空间结构由许多分子伴侣
蛋白协助,GRP78是内质网中最重要的分子伴侣之
一,作为一种应激反应蛋白,GRP78在辅助蛋白质
折叠、稳定内质网中 Ca2+水平、调节内质网应激
(endoplasmicreticulumstress,ERS)跨膜信号感受器
活性方面发挥重要功能,显示出细胞保护的潜在作
用。未折叠蛋白在内质网沉积,信号通过内质网膜
传入胞核和胞浆,效应蛋白上调编码 GRP78和
GRP94等内质网伴侣蛋白基因转录,减少蛋白翻
译,以利于内质网蛋白折叠形成,减少未折叠蛋白在
内质网沉积和聚集,使细胞能够耐受及生存[2]。因
此,GRP78被认为是 ERS的一种标志蛋白,也被称
为内质网应激marker蛋白。
高同型半胱氨酸血症(hyperhomocysteinemia,
HHCY)是动脉粥样硬化发生的独立危险因子。研
究发现 HCY通过诱导 VSMC的增殖导致 AS的发
生[3]。HCY在诱导VSMC增殖的同时,还导致细胞
分泌胶原类型及模式的改变,最终加速 AS粥样斑
块的发生和发展[4]。目前的研究发现,在HCY参与
形成的VSMC增生等AS病变中ERS发挥了重要的
作用[5]。HCY所含巯基作为还原性物质改变了细
胞内的氧化还原状态,使蛋白质分子在内质网内发
生错误折叠、大量聚集而造成ERS。体外研究证实,
HCY导致未折叠蛋白反应(unfoldedproteinre
sponse,UPR)激活,从而上调GRP78等内质网应激
反应基因的表达[6]。ZhouJ等用高蛋氨酸饮食饲喂
载脂蛋白E缺乏(ApoE/)小鼠诱发 AS,用免疫组
织化学染色检测ERS标志分子,结果发现富含平滑
肌细胞的AS斑块纤维帽处GRP78表达增高,AS病
变处泡沫细胞中 GRP78也显著增高[7]。本实验结
果表明HCY对VSMC增殖有明显的促进作用,HCY
组与空白组比较内质网应激标志物 GRP78基因表
达量增高,提示在 HCY刺激下兔 VSMC发生 ERS。
目前认为,适度的ERS是细胞的一种适应性保护反
应,高表达的GRP可限制 ERS对细胞的损害,有助
于维持细胞生存[8]。本实验结果也提示一定程度
的ERS对VSMC的保护作用可能是其在AS时过度
增殖的重要机制之一。
ICA是从淫羊藿茎叶中提取的淫羊藿总黄酮中
主要有效成分,传统医学认为 ICA具有补肾壮阳,
祛风湿、强筋骨等功效,近年来的研究表明其对心脑
血管疾病有很高的应用价值,具有极大的研究和开
发潜力。王茜[10]等建立大鼠 AS模型,并用 ICA干
预,结果发现,ICA组无明显的病理变化,表明 ICA
具有抗早期AS形成的作用。于永红[11]等建立家兔
AS模型,光镜及电镜观察见高胆固醇组家兔血管内
膜增厚,并有大量泡沫细胞聚集,形成典型的纤维斑
块和粥样斑块,而ICA治疗组无明显内膜损伤等AS
病变,证实ICA可促进 AS病灶消退。药理作用机
制的微观研究表明,ICA可通过促进 VSMC凋亡而
发挥抗AS疗效[12]。王伟[13]等的研究发现,ICA可
促进白介素1诱导增殖的VSMC凋亡,与葛根素合
用,有明显的协同作用。本实验结果表明 ICA组
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VSMC凋亡显著,进一步支持 ICA抑制 VSMC增殖
的理论;ICA组GRP78基因表达量增高,与 HCY组
比较差异显著,测序结果证实该基因来源于兔
VSMC,提示 ICA诱导的 VSMC凋亡过程可能与
ERS有关。目前认为早期的 ERS或 UPR是一种自
身代偿过程,对细胞起到保护作用,而高度的 ERS
则会通过 caspase12等途径启动凋亡[14]。本试验
结果显示 ICA可通过上调内质网应激蛋白 GRP78
基因表达、放大 ERS信号而启动细胞凋亡通路,诱
导过度增殖的 VSMC凋亡,对 AS的治疗产生一定
作用,但ICA调控GRP78表达并启动凋亡的信号转
导机制还有待于进一步的研究。
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Efectsoficarinonexpressionofglucoseregulatedprotein78in
vascularsmoothmusclecelinducedbyhomocysteinemia
SHENXiaojun,HEHang
(HenanColegeofTraditionalChineseMedicine,Zhengzhou450008,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsoficarinontheGRP78mRNAexpressionofvascularsmoothmusclecelin
vitroandtoelucidatetheantiatherosclerosismechanismoficarin.Method:Themodelwasestablishedbyusinghalfcystineinvitro.
Thevascularsmoothmusclecelhadbeenincubatedwithvariousconcentrationsoficarinfor48hours.Theapoptosisratewasdetected
byflowcytometryusingAnnexin/PIstainingandGRP78mRNAexpressionwastestedbyRTPCR.Thesediferentialyexpressedfrag
mentswerecloned,identifiedandsequenced.Result:Icarinatconcentrationsof02and04mg·L-1obviouslypromotedtheapop
tosisofvascularsmoothmusclecel.Theearlyapoptosisratewasraisedmagnificentlyinadosedependentmannercomparedwiththat
ofthehalfcystinegroup(P<001).Furthermore,thefragment,648bp,wassimilartothegeneofglucoseregulatedproteinGRP78
fromVSMC.IcarincouldmagnificentlyincreasetheGRP78mRNAexpressioncomparedwiththatofthehalfcystinegroup(P<
005).Conclusion:Theantiatherosclerosismechanismoficarinmightbepartlyduetothepromotionofapoptosisandthepromotion
oftheGRP78mRNAexpressionofvascularsmoothmusclecel.
[Keywords] icarin;homocysteinemia;vascularsmoothmusclecel;glucoseregulatedprotein78;celapoptosis
[责任编辑 古云侠]
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