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编号:10271377
血管紧张素Ⅱ对血管内皮细胞整合素β3表达的影响*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第3期
     作者:王华 沈传陆 郭恒怡 吴其夏

    单位:中国医学科学院基础医学研究所 中国协和医科大学基础医学院 病理生理教研室(北京 100005)

    关键词:血管紧张素Ⅱ;结合素类;内皮;血管

    血管紧张素 摘 要 目的和方法:本实验采用细胞ELISA和RT-PCR的方法分别从蛋白质和mRNA水平对血管紧张素Ⅱ(Ang-Ⅱ)作用下的内皮细胞表面整合素β 3的表达进行检测。结果:10-8 mol/L~10-5 mol/L的Ang-Ⅱ在蛋白质水平能够促进内皮细胞整合素β 3表达(P<0.05),且呈剂量依赖性。10-6 mol/L的Ang-Ⅱ作用培养的人脐静脉内皮细胞18 h后,细胞整合素β 3 mRNA量为正常对照组的1.5倍。结论:提示Ang-Ⅱ促进内皮细胞表面整合素β 3的表达可能是单核细胞和内皮细胞之间粘附功能增加的机制之一。
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    Effects of angiotensin Ⅱ on the expression of integrin β3 in the surface of vascular endothelial cell

    WANG Hua, SHEN Chuan-Lu, GUO Heng-Yi, WU Qi-Xia

    Department of Pathophysiology, Institute of Basic Medical Sciences, CAMS & PUMC, Beijing(100005)

    Abstract AIM and METHODS:This study was performed on endothelial cells(EC) to observe the effect of angiotension Ⅱ(Ang-Ⅱ) on the expression of integrin β3 by using cell-ELISA and RT-PCR analyses.RESULTS:Stimulation of EC with Ang-Ⅱ resulted in dose-dependent increase in expression of integrin β3 chains in the surface of EC. RT-PCR analysis demonstrated that a 1.5 fold incresase in Ang-Ⅱ (10-6mol/L) induced expression of mRNA for β3 integrin.CONCLUSION:The protein and mRNA expression of integrin β3 on EC were regulated by Ang-Ⅱ, and that this regulation may be important in cell adherence, and in the pathophysiology of atherosclerosis.
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    MeSH Angiotensin Ⅱ; Integrins; Endothelium, vascular

    血管紧张素Ⅱ(angiotensionⅡ,Ang-Ⅱ)是一种重要的体液因子, 它在高血压发病机制中的作用已经明确,现在越来越多的证据表明,Ang-Ⅱ可能是动脉粥样硬化致病因素之一。单核细胞与内皮细胞的粘附增加在动脉粥样硬化早期发病机制中起关键作用,循环血液中的Ang-Ⅱ通过作用内皮细胞进而影响血管壁的结构和功能。关于Ang-Ⅱ对内皮细胞粘附功能的影响的研究很少,Kim等[1]发现,10-6 mol/L的Ang-Ⅱ作用内皮细胞18 h后可明显促进单核细胞和内皮细胞粘附,这种粘附增加与一些常见的粘附分子如ICAM-1、VCAM-1和ELAM-1(E-selectin)无关,具体机制不明确。本工作采用细胞-ELISA和RT-PCR的方法分别检测Ang-Ⅱ作用18 h后内皮细胞整合素β 3蛋白质水平和mRNA水平的变化。
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    材料与方法

    (一)内皮细胞培养及鉴定:取健康产妇正常分娩的新生儿脐带,根据Jaffe等[2]方法,分离脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell, HUVEC)并培养。培养的内皮细胞进行Ⅷ因子相关抗原鉴定。传代培养2至5代用于实验。

    (二)细胞-ELISA方法测定内皮细胞膜表面整合素β 3蛋白表达:将第2至5代HUVEC接种到96孔板中,依不同Ang Ⅱ的浓度(10-5~10-8mol/L)分为5组,每组刺激物均作用18 h,同时设置阳性对照组(PMA 100 ng/mL)和正常组对照(未加任何刺激物)。细胞-ELISA方法根据北京中山生物技术有限公司提供的免疫组化染色SP试剂盒改进而成,简述如下:细胞融合生长后加入刺激物作用18 h→PBS(pH7.4)洗涤2遍→0.25%戊二醛室温固定10 min→PBS冲洗3遍→加5%~10%正常山羊血清(PBS稀释)室温10 min→倾去血清,加1∶100稀释鼠抗人β 3单抗(购自法国IMMUNOTECH公司)50 μL, 4℃过夜→PBS冲洗 5 min×3次→滴加生物素标记的二抗37℃孵育30 min→PBS冲洗3min×3次→加入辣根酶标记的链霉卵白素37℃孵育30 min→PBS冲洗3 min×3次→OPD显色→4 mol/L H2SO4终止反应→酶标仪490 nm波长处测OD值。每一浓度点设计3个复孔,并重复实验3次。
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    (三)反转录-多聚酶链反应(RT-PCR):

    1.引物的准备:根据文献中整合素β 3 cDNA和GAPDH cDNA的核苷酸顺序设计了两对寡核苷酸引物(上海生工生物工程有限公司合成),前者上游引物序列:5’-GTG CTG ACG CTA ACT GCA C-3’,下游引物序列:5’-CAT GGT AGT GGA GGC AGA GT-3’[3],后者为内参照,其上游引物序列:5’-CCA TGG AGA AGG CTG CC-3’,下游引物序列:5’-CAA AGT TGT CAT GGA TGA CC-3’[4]

    2.细胞内总RNA的提取:经Ang-Ⅱ(10-6mol/L)作用18 h的第3代HUVEC和正常组对照组用一步快速热酚抽提法提取细胞总RNA[5]。取2 μL RNA进行快速琼脂糖凝胶电泳鉴定照相。同时用紫外分光光度计测260 nm和280 nm的紫外吸收值,计算RNA的浓度和纯度。
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    3.RT-PCR反应采用Promega公司的Access RT-PCR Introductory System,按产品说明进行操作,细胞总RNA的量均为1 μg,将整合素β 3和GAPDH的引物放入同一管内扩增,二者浓度均为1 pmol/μL。反转录条件下48℃水浴中45 min,然后直接进行PCR反应,反应条件为:94℃ 5 min→94℃ 1 min, 55℃ 1 min, 72℃ 1 min→72℃ 10 min。循环圈数分别采用22、24、26、28、30,并根据结果选择最适循环圈数避免PCR反应的平台期。RT-PCR反应重复进行两次。

    取4 μL PCR产物进行2%琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下拍照,用图像分析处理系统(pharmacia)进行辉度扫描,比较AngⅡ组和对照组整合素β3/GAPDH辉度的比值。

    (四)数据的统计处理:数据以均数±标准差表示,用t检验判断均数差异显著性。
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    结果

    一、不同浓度Ang-Ⅱ对HUVEC表面整合素β3表达的影响:

    不同浓度Ang-Ⅱ(10-8~10-5 mol/L)作用于2~5代HUVEC 18h后,细胞表面整合素β3蛋白表达均有增加(P<0.05),且呈剂量依赖性。根据Ang-Ⅱ对单核细胞和内皮细胞粘附作用及对整合素β3蛋白表达的影响结果,选择10-6 mol/L Ang-Ⅱ和18 h作为反应的浓度点和时间点,进行后续实验。如图1所示。05.gif (7691 bytes)

    Fig 1 Effect of different concentration of Ang-Ⅱ on the expression of integrin β3 of HUVEC(x-65.gif (98 bytes)±s, n=9)*P<0.05, **P<0.01,vs control 图1 不同浓度AngⅡ对HUVEC表面整合素β3蛋白表达的影响
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    二、10-6 mol/L AngⅡ对HUVEC整合素β3基因mRNA水平的表达的影响:

    Ang-Ⅱ作用后的内皮细胞提取细胞总RNA并进行RT-PCR反应,首先选择最适循环圈数以避免PCR反应的平台期,根据实验结果最后确定为25个循环。

    实验组(10-6 mol/L Ang-Ⅱ)和正常对照组RT-PCR扩增产物电泳结果见图2,图像扫描仪扫描结果显示,实验组整合素β3/GAPDH光密度之比是正常对照组的1.5倍,(见图3和图4),重复实验结果一致。06.gif (4514 bytes)

    Fig 2 Effect of 10-6mol/L Ang-Ⅱ on expression of integrin β3 gene in HUVEC. A: pBR 322/Hinfl marker; B:control group; C:experiment group (HUVEC stimulated with 10-6 mol/L Ang-Ⅱ for 18 hours)
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    图2 10-6mol/L Ang Ⅱ对HUVEC 整合素β3基因mRNA水平表达的影响07.gif (2173 bytes)

    Fig 3 Densitometry scans of the integrin β3 and GAPDH in HUVEC stimulated with 10-6 mol/L Ang-Ⅱ A:integrin β3; B:GAPDH 图3 实验组(10-6 mol/L Ang-Ⅱ)辉度扫描结果08.gif (2237 bytes)

    Fig 4 Densitometry scans of the integrin β3 and GAPDH in control group. A:integrin β3; B:GAPDH 图4 正常对照组辉度扫描结果
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    讨论

    动脉粥样硬化和高血压是严重威胁人类健康和生命的重要心血管疾病,二者的病因、病变及好发部位各有特点,但也存在共同的病理变化,如均有血细胞粘附增加,易形成血栓,动脉收缩加强,管壁增厚等变化。近年来,对于动脉粥样硬化和高血压的研究已逐渐偏重于血管内皮细胞[6]

    肾素-血管紧张素系统在维持血压方面的作用已经非常明确,高血压是动脉粥样硬化十分重要的危险因素之一,然而肾素-血管紧张素系统在动脉粥样硬化中的作用并不明确。已经有研究表明,可能的作用机制包括促进平滑肌细胞增殖,激活单核细胞,产生白细胞趋化因子和抑制NO的释放等。Kim等第一次提出Ang-Ⅱ作用后的血管内皮细胞与单核细胞的粘附作用增加,而且与一些主要的粘附因子如E-selectin,VCAM-1和ICAM-1无关,但与高糖(high glucose, HG)和弱氧化低密度脂蛋白(minimal oxidizied low density lipoprotein, mmLDL)促进粘附增加可能通过同一粘附因子[1],在HG促进单核细胞和白细胞与内皮细胞粘附增加的机制中,整合素β3亚族成员之一αvβ3起主要中介作用,杜学良等人的研究表明,HG能够活化EC,使β3表达增加,同时EC与血小板粘附增加[7]。鉴于越来越多的研究揭示整合素在动脉粥样硬化中的重要作用,本文采用细胞-ELISA的方法检测到10-8~10-5mol/L的Ang-Ⅱ在蛋白质水平能够促进内皮细胞整合素β3表达(P<0.05),且呈剂量依赖性。进一步采用RT-PCR的方法从mRNA的水平检测到10-6 mol/L的Ang-Ⅱ作用培养的人脐静脉内皮细胞18 h后,细胞表达整合素β3 mRNA量为正常对照组的1.5倍。本实验所采用的Ang-Ⅱ作用时间为18 h,这与Kim等的10-6mol/L的Ang-Ⅱ作用内皮细胞18 h后可明显促进单核细胞和内皮细胞的粘附的实验结果保持一致,尽管实验采用的Ang-Ⅱ的浓度比循环Ang-Ⅱ的浓度大,但因为Ang-Ⅱ需要作用于细胞18 h,培养液中含有降解Ang-Ⅱ的物质,所以Ang-Ⅱ的实际作用浓度要低于10-6mol/L,另外内皮细胞表面血管紧张素转换酶的活性较高,其表面局部Ang-Ⅱ作用浓度远远高于循环中Ang-Ⅱ浓度,所以本实验Ang-Ⅱ的浓度采用10-6mol/L。本实验结果表明,内皮细胞整合素β3表达增加在Ang-Ⅱ促进单核细胞和内皮细胞粘附增加的机制中起着重要作用,提示肾素-血管紧张素系统可能参与动脉粥样硬化中的形成,有关AngⅡ促进单核细胞和内皮细胞粘附增加的具体机制有待于进一步研究。
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    *国家自然科学基金重点项目(No 39730220)

    参考文献

    1 Kim JA, Berliner JA, Nadler JL. Angiotensin Ⅱ increases monocyte binding to endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun, 1996, 226:862.

    2 Jaffe FA, Nachman RL, Becker CG, et al. Culture of human endothelial cells derived from umbilical veins. J Clin Invest, 1973, 52:2745.

    3 Masaaki Hoshiga, Alpers CE, Smith LL, et al. αv β3 integrin expression in normal and atherosclerotic artery. Circ Res, 1995, 77:1129.
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    4 Yoshio Terada, Kimio Tomita, Hiroshi Nonoguchi, et al. Polymerase chain reaction localization of constitutive nitric oxide synthase and soluble guanylate cyclase messenger RNAs in microdissected rat nephron segments. J Clin Invest, 1992, 90:659.

    5 李尹雄.核酸的分离与纯化.见:卢圣栋主编.现代分子生物学实验技术.第1版.北京:高等教育出版社,1993.147~149.

    6 Nichola A, Lamb F S, Muller B, et al. Endothelial cell signalling and endothelial dysfunction. Am J Hypertens, 1995, 8:285.

    7 杜学良,孙瑛,陈莉,等.高糖、高胰岛素对血管内皮粘附功能的影响.中国病理生理杂志,1998,14:66.

    1998年8月5日收稿,1998年12月2日修回, http://www.100md.com