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目的:比较突变型HIF-1α—Ala564-Ala803对下游VEGF、FGF2和TGF—β1等因子调节的生物学优势。研究MSCs及HIF-1α—Ala564-Ala803干预后的MSCs对CoCl2化学损害心肌细胞凋亡的影响,并探讨TGF—β1、VEGF、IGF及HSP70在此过程中的作用机理。
方法:将各组腺病毒介导的HIF-1α加入MSCs(MOI均为200),24小时后以RT—PCR、免疫荧光染色和Western blot法分别对感染细胞进行HIF-1α、TGF—β1、VEGF和FGF—2表达分析。CoCl2设25、50、100、150、200、300 umol/16个浓度组,2、4、6、12、24、48小时6个时间组,通过MTT方法建立体外CoCl2诱导CMCs缺氧模型。实验共分5组:对照组、CoCl2诱导缺氧的心肌细胞组、CoCl2诱导缺氧的心肌细胞+MSC组、CoCl2诱导缺氧的心肌细胞+LacZ干预24h MSC组、CoCl2诱导缺氧的心肌细胞+HIF-1α—Ala564-Ala803干预24h MSC组。TUNEL检测心肌细胞凋亡数目;乳酸脱氢酶(LDH)测试盒检测心肌细胞损伤标志物LDH;RT—PCR检测TGF—β1、VEGF、HSP70和IGF-1的mRNA水平;Western—blot检测caspase—3、Bc1-2、VEGF和TGF—β1的蛋白水平。采用SPSS11.1统计分析软件,实验重复3次计量资料以x±s表示,多组间均数比较采用单因素方差分析,两组间比较采用LSD—t检验。
结果:常氧下,双突变型HIF-1α—Ala564-Ala803蛋白不易被泛素蛋白酶降解,至少可持续24小时。免疫荧光染色示双突变型HIF-1α较多集中在核周,部分已经入核。对下游调节因子TGF—β1、VEGF和FGF2的转录激活作用明显增强(p<0.05)。CoCl2最佳处理浓度为200umol/1及时间为6小时。实验CMCs共分为5组,同对照组相比,加入CoCl2各组心肌细胞均停止节律性搏动,细胞皱缩体积变小,但细胞轮廓仍清晰可见多数呈长梭型及不规则型。5组中每100个心肌细胞中TUNEL阳性细胞数分别是0.4±0.02、31±5、19±4、18±4.5、3.5±0.5,方差分析差异有统计学意义(p<0.05)。除对照组外,其中CoCl2+HIF-1α+ MSC组的凋亡心肌细胞最少。将CoCl2+HIF-1α+MSC组同其它CoCl2+MSC组相比较,发现LDH OD值及caspase—3蛋白表达降低更明显,BCL—2蛋白水平、TGF—β1的mRNA及蛋白水平升高增加明显,差异有统计学意义(p<0.05)。
结论:双突变型HIF-1α—Ala564-Ala803具有完整的生物学功能,可以代替未突变型HIF-1α成为心血管领域研究和治疗的新手段。MSCs能保护CMCs抗凋亡;HIF-1α—Ala564-Ala803能增强MSCs保护CMCs的能力。HIF-1α—Ala564-Ala803发挥增强MSCs保护心肌细胞的能力,可能与TGF—β1、BCL—2信号通路有关。