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心脑血管疾病是人类的头号杀手,而动脉粥样硬化是引发心脑血管疾病的主要病因。越来越多的证据表明,在动脉粥样硬化的发生发展中,内皮细胞会表达单核细胞趋化蛋白(MCP-1)、细胞间粘附因子(Intercellular adhesion molecule,ICAM-1)和血管细胞粘附因子(vascular cells adhesion molecule,VCAM-1)来促进单核细胞的招募。动脉粥样硬化伴随着血管硬度的变化。据报道,低密度脂蛋白的沉积使血管壁变软;随后由于纤维沉积形成动脉粥样硬化斑块,血管壁变硬。那么,硬度的变化是否会影响血管细胞的功能?血管细胞功能的改变会不会影响前来响应的炎性细胞?目前仍有很多问题需要回答。因此,本研究假设,基底硬度变化可以影响血管内皮细胞,并通过内皮细胞影响单核细胞的功能,参与动脉粥样硬化的过程。为了验证这个假设,本研究首先制备硬度为8 kPa,20 kPa和40kPa的聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PA)基底,通过原子力显微镜测试,我们得到了与预期相符合的PA基底。接着我们将人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cells,HUVECs)接种到PA基底上以分析硬度对HUVECs的基因表达的影响。结果发现不同硬度基底对HUVECs的细胞间连接、脂蛋白吸收没有显著影响,但对HUVECs中MCP-1、VCAM-1和ICAM-1这几个与炎症相关的基因表达被显著改变,这几个基因在8 kPa和40 kPa的基底上高表达,而在20 kPa基底上低表达。进一步的研究发现,基底硬度除了影响MCP-1的mRNA水平,也影响了MCP-1的蛋白水平:在8 kPa和40 kPa基底上MCP-1的分泌量较高,分别为1122.92 ng/mL和1132.26 ng/mL,而在20 kPa基底上分泌量较低(889.76 ng/mL);MCP-1表达水平的差异进一步影响了单核细胞的趋化。通过研究我们发现基底硬度也影响了NFκB信号通路相关的TRAF6和miR-146a。因此我们初步推测基底硬度可能通过影响HUVECs中炎症相关的信号通路激活而影响了内皮细胞对单核细胞的趋化。另一方面,基底硬度影响了HUVECs中VCAM-1和ICAM-1的mRNA水平和蛋白水平:VCAM-1和ICAM-1在8 kPa和40 kPa的基底上高表达,在20 kPa的基底上低表达。这种表达差异还进一步引起了单核细胞粘附的数量差异:单核细胞在8 kPa和40 kPa基底上粘附数量较多,但在20 kPa基底上粘附较少。前人研究表明,miR-126和miR-222分别是VCAM-1和ICAM-1的调控因子,因此我们通过进一步的研究发现miR-126和miR-222的表达水平恰好与VCAM-1和ICAM-1表达水平相反:miR-126和miR-222在8 kPa和40 kPa的基底上表达水平比较低,但在20 kPa的基底上表达水平比较高。通过敲低miR-126和miR-222,VCAM-1和ICAM-1的表达水平均被上调,消除了硬度所造成的粘附因子表达差异,单核细胞的粘附数量也增加,并且各组之间没有显著差异。本研究通过研究血管正常与病理范围内的硬度影响内皮细胞趋化和粘附单核细胞这两种交流方式,首次发现8 kPa、20 kPa和40 kPa对内皮细胞与单核细胞间交流的两相模式,提示了8 kPa和40 kPa是促进内皮细胞趋化、粘附单核细胞的硬度;而20 kPa则相反。并且,本研究首次关注到基底硬度会通过影响内皮细胞中microRNA而影响其功能,对动脉粥样硬化的病理研究和治疗研究具有参考意义。