PI3K/Akt/AP-1通路对高糖培养血管平滑肌细胞增殖及CRP、Il-6、TNF-α表达的影响

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目的:   糖尿病大血管病变以发展速度快、部位多、动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)严重为特点,是糖尿病患者致死的主要原因。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)是构成血管的主要细胞,它的增殖导致血管重构,管腔变窄以及血管舒缩调节功能异常,是动脉粥样硬化的主要病理改变。许多学者认为,糖尿病及动脉粥样硬化都与低水平慢性炎症状态高度相关,在糖尿病及动脉粥样硬化的炎症发病学说中,炎症因子被认为是导致二者发病及影响疾病演变的一个重要危险因素。研究证明CRP、IL-6、TNF-α作为炎症指标直接参与血管病变的病理过程。转录因子激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)参与调节炎症因子在血管重构中的作用,在细胞增殖和炎性反应中发挥重要作用。研究发现AP-1可在动脉粥样硬化形成过程中对各种促动脉粥样硬化炎症因子发挥调节作用,从而可以对动脉粥样硬化的形成及进展过程进行调控。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases,P13K)信号通路与其主要的下游效应分子蛋白激酶B(PKB/Akt)参与细胞分化、增殖、凋亡以及迁徙等,可通过调节AP-1等转录因子结合到特定的启动子或促进子上进而提高炎性介质基因的转录活性,最终导致细胞产生大量细胞因子,因而PI3K/Akt信号转导通路在机体炎症反应调控过程中起着极其重要作用。LY294002通过靶向抑制PI3K的催化亚基p110,阻碍PI3K的活化,从而抑制其下游靶分子PDK和Akt的活化,成为研究PI3K-Akt通路最经典的抑制剂。   然而目前关于PI3K/Akt/AP-1通路在血管平滑肌细胞的信号的表达,以及PI3K/Akt通路在高糖所致VSMCs增殖及炎症中的作用研究较少。因此本研究旨在探讨糖尿病大血管病变所致动脉粥样硬化中,VSMCs增殖及炎症因子CRP、IL-6、TNF-α表达的机制。   实验方法:   1、培养大鼠胸主动脉平滑肌细胞株A7r5并同步于G0/G1期,实验分组如下:   (1)正常对照组(NG组,含5.5mmol/L葡萄糖)   (2)高糖培养组(HG组,含25mmol/L葡萄糖)   (3)NG+抑制剂LY294002组(10、20、30μmol/L)   (4)HG+抑制剂LY294002组(10、20、30μmol/L)   2、MTT法检测不同浓度LY294002对高糖孵育下VSMCs增殖活性的影响。   3、应用Westernblot技术检测不同浓度LY294002对高糖孵育下VSMCsAkt、p-Akt蛋白表达。   4、应用EMSA技术检测不同浓度LY294002对高糖孵育下VSMCsAP-1结合活性的影响。   5、应用RIA技术检测不同浓度LY294002对高糖孵育下VSMCsCRP水平的影响。   6、应用ELISA技术检测不同浓度LY294002对高糖孵育下VSMCsTNF-α、IL-6水平的影响。   结果:   1、不同浓度PI3K/Akt抑制剂LY294002对高糖培养VSMCs增殖活性的影响   采用MTT比色法检测VSMCs增殖活性,结果显示:(1)正常糖+LY294002组(10、20、30μmol/L)吸光度分别与对照组相比,无统计学差异(P>0.05)。(2)高糖组吸光度值较对照组显著增加,P<0.05有统计学差异。(3)不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L)与对照组相比吸光度明显增加,P<0.05有统计学差异。(4)不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L)各组之间进行两两比较有统计学意义,P<0.05;而且随抑制剂浓度增加,吸光度值呈剂量依赖性减低。   2、不同浓度PI3K/Akt抑制剂LY294002对高糖培养VSMCsCRP水平的影响   应用放射免疫方法检测CRP水平:(1)高糖组CRP水平与对照组比较显著增加,有统计学差异(P<0.05)。(2)高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组与对照组相比,无统计学差异(P>0.05)。(3)高糖+不同浓度LY294002(10、20μmol/L)组CRP水平均比高糖组降低;LY29400210μmol/L与高糖组相比P>0.05无统计学差异,LY29400220、30μmol/L分别与高糖组相比有统计学差异(P<0.05)。(4)高糖+LY29400230μmol/L组CRP水平略高于高糖+LY29400220μmol/L组,但两组间比较P>0.05无统计学差异。   3、不同浓度PI3K/Akt抑制剂LY294002对高糖培养VSMCsIL-6、TNF-α水平的影响   应用ELISA技术检测IL-6水平,结果显示:(1)高糖组、高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组IL-6水平与对照组比较均显著增加(P<0.05)。(2)高糖+不同浓度LY294002(10、20μmol/L)组IL-6水平与高糖组比较,均显著减少,有统计学差异(P<0.05)。(3)高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组之间,随LY294002浓度升高IL-6水平呈剂量依赖性减低;两两比较显示,20μmol/L组较10μmol/L组IL-6水平有所减低,但无统计学差异(P>0.05),其余各组之间行两两比较,均有统计学差异(P<0.05)。   应用ELISA技术检测TNF-α水平,结果显示:(1)高糖组、高糖+不同浓度LY294002(10、20μmol/L)组TNF-α水平均高于对照组(P<0.05);高糖+LY29400230μmol/L组与对照组比较,无统计学差异(P>0.05)。(2)高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组TNF-α水平均低于高糖组,有统计学差异(P<0.05)。(3)高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组之间,随LY294002浓度升高TNF-α水平呈剂量依赖性减低,各组之间行两两比较,均有统计学差异(P<0.05)。   4、不同浓度PI3K/Akt抑制剂LY294002对高糖培养VSMCsAkt及p-AktSer473蛋白表达的影响   应用Westernblot技术检测Akt及p-AktSer473蛋白的表达,结果显示:(1)高糖组、高糖+不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L)的Akt表达与对照组比较均没有显著差异(P>0.05)。(2)高糖组p-AktSer473蛋白表达显著高于对照组(P<0.05);高糖+不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L)与对照组相比p-AktSer473蛋白表达明显增加,差异有统计学意义(P<0.05);高糖+不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L各组之间进行两两比较有统计学意义(P<0.05),随抑制剂浓度增加,p-AktSer473蛋白表达呈剂量依赖性减低。   5、不同浓度PI3K/Akt抑制剂LY294002对高糖培养VSMCsAP-1结合活性的影响   应用EMSA技术检测AP-1的结合活性,结果显示:(1)高糖组AP-1的结合活性明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)高糖+不同浓度LY294002组(10、20、30μmol/L)AP-1结合活性明显低于高糖组,差异有统计学意义(P<0.05),而且AP-1结合活性的减低呈剂量依赖性,LY29400230μmol/L组的抑制作用在三组中最强,与对照组比较无差异(P>0.05);高糖+不同浓度LY294002(10、20、30μmol/L)组之间进行两两比较,差异有统计学意义(P<0.05)。   结论:   1、高糖刺激体外培养大鼠胸主动脉VSMCs增殖,并表达炎症因子CRP、IL-6、TNF-α。   2、高糖可以通过增加Aktser473磷酸化,激活PI3K/Akt通路。   3、高糖刺激体外培养大鼠胸主动脉VSMCs核内AP-1活化。   4、抑制PI3K/Akt通路,AP-1的活化明显受抑制,VSMCs的增殖活力下降,炎症因子CRP、IL-6、TNF-α水平下降,提示PI3K/Akt/AP-1通路在调控VSMCs增殖及上述炎症因子表达方面可能起重要作用。
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