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Effect of vitexia-rhamnoside(V-R) on vasomotor factors expression of endothelial cell

牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞血管舒缩因子表达影响的实验研究



全 文 :牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞血管舒缩因子
表达影响的实验研究
朱晓新1,李连达2,刘建勋2,刘志云2,马雪英2
(1中国中医科学院 中药研究所,北京 100700;
2中国中医科学院 西苑医院,北京 100091)
[摘要] 目的:观察牡荆素鼠李糖苷对缺氧再给氧损伤内皮细胞产生血管舒缩因子表达的影响。方法:采用
脐静脉内皮细胞培养的方法,以缺氧再给氧造成内皮细胞损伤,分别以放射免疫、Griess法、免疫组化法测定细胞培
养上清中内皮素1(ET1)、一氧化氮(NO)、细胞内一氧化氮合酶(NOS)活性;RTPCR方法测定细胞内 ET1,NOSmR
NA的转录。结果:不同浓度的牡荆素鼠李糖苷均可明显提高内皮细胞NOSmRNA的表达和 NOS的活性;使内皮细
胞血管舒张因子NO产量明显增加;缩血管因子ET1mRNA表达及 ET1明显减少。结论:牡荆素鼠李糖苷能通过
蛋白及基因水平有效地调节缺氧再给氧损伤血管内皮细胞产生的血管活性物质的表达。
[关键词] 牡荆素鼠李糖苷;内皮细胞;缺氧再给氧损伤;血管舒缩因子
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)07056604
[收稿日期] 20050921
[基金项目] 科技部1035计划项目(95z10)
[通讯作者] 朱晓新,Tel:(010)64056154,Fax:64013996,E
mail:zhuxiaoxin@mail.cintcm.com.cn
牡荆素鼠李糖苷(vitexiarhamnoside)是从山楂叶
中提取出来的一种新的黄酮类成分,有保护实验性
心肌缺血、改善血流动力学等作用[1];可通过稳定心
肌细胞膜,减轻其损伤,调节前列腺素(PGs)的表达,
降低心肌细胞搏动频率等机制保护心肌细胞缺氧再
给氧性损伤[2]。为了进一步研究其作用机制,作者
以缺氧再给氧损伤的血管内皮细胞为病理模型,从
血管舒缩因子及其mRNA转录角度观察了牡荆素鼠
李糖苷对其影响。
1 材料
11 药品及试剂
牡荆素鼠李糖苷(淡黄色颗粒,易溶于水,纯度
为987%,中国中医科学院西苑医院基础医学研究
室药化室)。DMEM培养基(GIBCO公司),9999%
N2(北京分析仪器厂)。NO,ET1检测试剂盒(北京
东亚免疫技术研究所),ecNOS,iNOS单抗(南京弘阳
生物技术有限公司),HRP标记的兔抗大鼠 IgG(SIG
MA公司),SuperscriptTMChoiceSystemforcDNASyn
thesis试剂盒(GIBCOBRL)。TRIZOLReagnt(GIB
CO)。焦碳酸二乙酯(DEPC),3(N玛琳代)丙磺酸
(MOPS)、溴化乙锭(EB)(Sigma公司产品);核苷酸、
dNTP,ATP(GIBCOBRL公司);琼脂糖、鲑精 DNA
(Promega公司);寡聚核苷酸(GIBCOBRL公司);胰
蛋白酶(1∶250)(Sigma公司);Tyrode’s液(NaCl125,
KCl26,KH2PO412,MgSO412,CaCl210,HEPES25
mmol·L-1,pH74)。
12 人脐带
健康足月孕妇剖腹产后,无菌剪取20~30cm,
立即浸于灭菌 PBS中,4℃保存。由北京市海淀区
妇幼保健院手术室提供。
13 仪器
BeckmanGS-15R高速离心机(美国),SANYO
MCO175CO2培养箱(日本),SW-CJ-IF超净工作台
(苏州净化仪器厂),OLYMPUS倒置显微镜(日本),
DY-W2型电泳仪(北京六一仪器厂),UV-640
Beckman紫外分光光度计(美国),ImageMasterDesk
TopScanner扫描仪(Pharmacia公司),Robocycler(Stra
geneInc)PCR扩增仪。
2 方法
21 人脐静脉内皮细胞培养方法
根据文献[3]的方法略加改进。取脐带,以 PBS
反复冲洗内腔至无残留血色,注入灌流消化液,37
℃孵育30min,吸取消化液移于离心管中,牛血清中
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止消化,1500r·min-1离心10min,用无血清培养基
洗1~2次,悬浮细胞,计数,以1×105·mL-1密度接
种于培养瓶或培养板中,37℃,5%CO2中培养。一
般4h后细胞即可贴壁。24h后换液,以后每天或
隔天换液1次。72h基本融合后用于实验。
22 内皮细胞的鉴定
内皮细胞悬液,1000r·min-1离心10min,沉淀
加内皮细胞单抗100μL,4℃作用1h,PBS洗2遍,
沉淀加荧光二抗100μL,混匀,4℃作用1h,PBS洗
2遍,荧光显微镜下观察荧光细胞数量及比例。
23 内皮细胞的缺氧再给氧损伤[4]
培养好的细胞用缺氧(充入 9999% N220min
以上)的Tyrode’s液洗3遍,按2mL/孔加入缺氧的
Tyrodes液,移入缺氧室(快速充入 9999% N2,当
O2<01%时,低速充 N2,维持此 O2含量)2h以缺
氧;CO2培养箱中2h,以再给氧。
24 细胞的分组处理
正常对照组:常规培养 4h(简称为正常组);缺
氧再给氧对照组:缺氧损伤2h,再给氧2h(简称为
模型组);牡荆素鼠李糖苷用药组:细胞中分别加入
终浓度为10-3,10-4,10-5mol·L-1的牡荆素鼠李糖
苷后,再进行缺氧再给氧损伤;分别称为牡荆素鼠李
糖苷10-3,10-4,10-5mol·L-1组(简称为牡荆素鼠
李糖苷10-3,10-4,10-5)。取细胞培养上清或细胞
检测拟定的观察指标。
25 NO代谢产物亚硝酸盐、ET1测定
测定操作程序按试剂盒说明书进行。
26 内皮细胞内NOS的检测(免疫组化法)
参照NOS产品说明书的方法略加改进。镜检,
将图象读入计算机,每组取50个细胞,用图象分析
仪扫描其吸光度、灰度值等,代表 NOS的相对含量,
并做统计学处理。细胞的密度参数是利用摄象机输
入细胞图象信息的光电转换原理,将细胞在同一光
源下吸收光的数值作为吸光度。平均灰度是指图象
中黑白深浅的程度(分为256级),最黑的灰度为0;
最白的灰度为256。
27 细胞总RNA的提取
271 细胞总 RNA的提取 离心收集细胞 5×
106,按TRIZOLReagent(GIBCO)说明操作。紫外分光
光度计测 A260,A280值以及 A260/A280比值,判断 RNA
的含量及纯度,-70℃保存备用。
272 总 RNA的甲醛变性电泳[5] 制备琼脂糖、
5×MOPS和甲醛终浓度分别为1%,1×和22mmol·
L-1的变性凝胶,制备样品,将凝胶浸入 1×MOPS
中,点样[45μLRNA(20μg)],80V电压降进行电
泳,结束后,凝胶浸入05μg·mL
-1EB溶液中染色,
紫外透射反射仪下照相,记录28,18s位置。
28 RTPCR
采用 GIBCOBRL的 SuperscriptTMChoiceSystem
forcDNASynthesis试剂盒,利用所提总RNA为模板,
进行单链cDNA的合成。
根据 MiyaharaK等[6]发表的 eNOS的 cDNA序
列合成上下游引物,分别为:
上游引物(5’):5’CACCTTCTTCCTGGAC
ACATCAC3’;下游引物(3’):5’CCACCATTA
CTTTGGCTGTTTC3’;根据 Bloch等[7,8]发表的
ET1的cDNA序列合成上下游引物,分别为:上游引
物(5’):5’GCTCATGATTTTCTCTCTGCTG
3’;游引物(3’):5’TCGGGAGTGTTGACCCAA
ATGA3’。
两引物之间的 cDNA片段长分别为 571bp和
230bp,PCR所需的变性、退火和延伸温度分别为
95,58,72℃,反应时间分别为:1,1,1min,反应体积
为50μL,共进行 40轮循环,分别于 25,30,40轮取
样,每次取样 10μL,在 12%琼脂糖凝胶上进行电
泳分析,分子质量标准为经 6种内切酶消化的
PBR322,电泳缓冲液为 1×TBE。电泳完毕后,用溴
化乙锭(EB)染色,凝胶成像系统分析 PCR产物的 A
×mm值,并拍照。
29 统计方法
所有结果的显著性差异检验均采用成组资料的
t检验进行处理,结果以珋x±s表示。
3 结果
31 牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞培养上清中 NO,
ET1含量的影响
模型组内皮细胞分泌NO水平较正常组明显降
低,ET1分泌水平则明显增高,与模型组比较有显
著性。不同浓度的牡荆素鼠李糖苷均可明显增加
NO含量;终浓度为104mol·L1的牡荆素鼠李糖苷能
明显减少细胞培养上清中ET1的含量,不同浓度药
物的作用无明显差异(表1)。
32 牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞内NOS表达的影响
内皮细胞经缺氧再给氧损伤后,细胞内 ecNOS,
iNOS表达量明显减少,细胞内染色颗粒的积分吸光
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表1 各组内皮细胞培养上清中NO,ET1含量;内皮细胞内ecNOS,iNOS比较(珋x±s)
组别
剂量
/mol·L-1
NO(n=10)
/nmol·L-1
ET1(n=10)
/pg·mL-1
ecNOS(n=50) iNOS(n=50)
积分光度 平均灰度 积分光度 平均灰度
正常对照 8.50±3.313) 9.97±2.902) 118.1±35.473) 160.1±20.013) 56.51±19.253) 187.3±6.763)
模型对照 3.79±0.68 16.63±2.84 55.93±16.91 183.70±12.51 43.36±15.33 191.40±8.21
牡荆素鼠李糖苷 10-3 5.46±0.753,4) 16.32±4.304) 68.03±21.262,6) 183.9±7.056) 46.06±15.285) 185.00±6.393)
10-4 5.19±1.192,5) 11.50±2.552) 75.22±14.363,6) 172.9±12.853,6) 49.60±15.231,4) 183.80±7.043,4)
10-5 5.54±2.211,4) 14.34±3.015) 60.7±15.486) 176±8.763,6) 49.72±19.606) 183.10±5.433,6)
注:与模型组比较1)P<0.05,2)P<0.01,3)P<0.001;与正常组比较4)P<0.05,5)P<0.01,6)P<0.001
度明显降低,平均灰度明显升高,与正常对照组比较
P<0001。牡荆素鼠李糖苷3个用药浓度均可不同
程度地增加其表达(表1)。
33 牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞 ET1,NOSmRNA
表达的影响
331 内皮细胞总 RNA的提取 用 TRIZOLTM
Reagent,可以从 5×106内皮细胞在提取约 10~100
μg的总RNA,提取的样品 A260/A280一般在18~20
之间,说明样品蛋白质去除干净。经甲醛变性电泳
分析,可见清晰的28s和18s条带,未见其他杂带,
说明提取及保存过程中未使RNA降解。
332 牡荆素鼠李糖苷对内皮细胞 ET1,NOSmR
NA表达的影响 用自动凝胶扫描仪扫描 RTPCR
产物凝胶电泳结果,以其 A×mm代表mRNA的相对
含量。缺氧再给氧损伤的内皮细胞 ET1mRNA相
对表达量(图 1)由(0287±0063)升至(0907±
0079),升高316倍。牡荆素鼠李糖苷3种用药浓
度分别使损伤细胞 ET1mRNA相对表达量降低
545%,379%和 154%。各用药浓度的抑制作用
具有一定的剂量依赖关系。
NOSmRNA相对表达量(图 2)由(2006±
0135)降至(1089±0149),降低457%。牡荆素鼠
李糖苷3种用药浓度分别使损伤细胞 NOSmRNA相
对表达量升高 622%,252%,231%,模型组比较
差异均有显著性。10-3mol·L-1组效果好于10-4mol
·L-1和10-5mol·L-1浓度组(P<001)。
4 讨论
血管内皮细胞能产生多种血管活性物质,这些
物质具有调节血管张力、血液流动性与黏附性等功
能状态的作用。实验中以其中 ET1,NO,NOS活性,
从蛋白和 mRNA转录2个层次,观察了牡荆素鼠李
糖苷对内皮源血管活性物质的影响及其机制。
NO主要由血管内皮细胞产生,合成 NO的前体
物质 L精氨酸(Larginine)在一氧化氮合酶(NOS)作
图1 ETmRNA表达RTPCR产物电泳
1βactin;2Marker;310
-5mol·L-1;410-4mol·L-1;
510-3mol·L-1;6模型;7正常
图2 NOSmRNA表达RTPCR产物电泳
1,8βactin;2正常;3模型;410
-3mol·L-1;
510-4mol·L-1;610-5mol·L-1;7Marker
用下,由 L精氨酸的胍基部分的氮分解产生,具有
多种心血管效应:舒张血管平滑肌、抗血小板凝集、
抗血小板和血细胞黏附、抗血管平滑肌细胞增生等。
有研究证实,缺血再灌注的早期,即出现内皮依赖
的冠状动脉扩张功能损伤,NO合成障碍,并有心肌
白细胞浸润和心肌细胞坏死[9]。因而认为 EC的
NO合成减少是缺血再灌注损伤的重要病理改
变[10]。本研究表明,所采用的3个浓度的牡荆素鼠
李糖苷均可在一定程度上逆转缺氧再给氧损伤所造
成的内皮细胞 NO产量的减少。但 NO在体内的半
衰期很短,一经生成便迅速降解,因而NOS是 NO合
成的一个限速因素。根据 NOS对钙的依赖性不同,
可将 NOS分为原生型和诱生型两大类。原生型
NOS(cNOS,存在于内皮细胞的为 ecNOS)和诱生型
NOS(iNOS)。进而用免疫组化及 RTPCR的方法观
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察到牡荆素鼠李糖苷还可升高损伤后内皮细胞 ec
NOS,iNOS的产量和ecNOSmRNA表达,且有一定的
剂量依赖性。综合 NO和 NOS的情况来看,牡荆素
鼠李糖苷对损伤后内皮细胞 NO产量影响的机理,
可能是首先增加了NOSmRNA的表达量,使 NOS的
产量增加、活性增强,进而使内皮细胞利用 L精氨
酸合成NO的能力增强,最终表现为NO分泌量的增
加。也有实验表明,L精氨酸或 NO供体等能抑制
白细胞向心肌的黏附浸润,减少心肌细胞坏死,减轻
缺血再灌注损伤[11]。
ET为含21个氨基酸的多肽,人的血管内皮细
胞主要产生 ET1。ET是迄今所知作用最强的收缩
血管物质,它比AngⅡ至少强10倍。与ET1升高有
关的病例主要为高血压、心肌缺血、肾功能衰竭等。
通过内皮细胞培养上清中 ET1含量和 ET1mRNA
表达检测发现,牡荆素鼠李糖苷能明显抑制缺氧再
给氧后ET1mRNA的过度表达、ET1产量的增加。
从以上结果可以推测牡荆素鼠李糖苷扩张血
管、保护损伤的心肌组织作用,可能与其可以从基
因、蛋白水平影响内皮细胞增加内皮细胞 NO和
ET1分泌量有关,这可能是其扩张血管和用于治疗
缺血性心脏病的机制之一。
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Efectofvitexiarhamnoside(VR)onvasomotorfactorsexpression
ofendothelialcel
ZHUXiaoxin1,LILianda2,LIUJianxun2,LIUZhiyun2,MAXueying2
(1.InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China;
2.XiyuanHospital,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100091,China)
[Abstract] Objective:Toobservetheinfluenceofvitexiarhamnoside(VR)onvasomotorfactorexpressionofendothelialcel(EC)
damagedbyhypoxiaandreoxygenation.Method:Theculturedhumanumbilicalveinendothelialcels(HUVECs)weresubjecttoischemia
andreperfusionfolowinghypoxiaandreoxygenation.ThelevelsofET1,NOandNOSintracelularinculturesupertanantsweremeasuredby
radioimmunity,Griessandimmunohistochemistry,respectively.AndthegeneexpressionsofET1andNOSintracelularweremeasuredbyre
versetranscriptasepolymerasechainreaction.Result:VRatdiferentdosesmarkedlyincreasedthegeneexpressionandactivityofNOS,en
hancedthelevelofvasodilatingfactorNO,andsignificantlydecreasedthegeneexpressionandproductionofvasoconstrictingfactorET1of
EC.Conclusion:WehavedemonstratedthatVRhadtheregulatoryefectontheexpressionofvasoactivesubstancesofECdamagedbyhy
poxiaandreoxygenationinthelevelsofproteinandgenetranscriptionofcytokines.
[Keywords] vitexiarhamnoside;endothelialcel;hypoxiaandreoxygenation;vasomotorfactors [责任编辑 方文贤]
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