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      氯沙坦對(duì)華法林誘導(dǎo)的大鼠血管鈣化的作用研究

      2016-09-15 01:50:38邵娟李敏才吳基良
      中國(guó)心血管雜志 2016年4期
      關(guān)鍵詞:氯沙坦華法林主動(dòng)脈

      邵娟 李敏才 吳基良

      437100 咸寧,湖北科技學(xué)院糖尿病及心腦血管病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

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      ·基礎(chǔ)研究·

      氯沙坦對(duì)華法林誘導(dǎo)的大鼠血管鈣化的作用研究

      邵娟李敏才吳基良

      437100 咸寧,湖北科技學(xué)院糖尿病及心腦血管病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

      目的觀察氯沙坦對(duì)華法林誘導(dǎo)的大鼠血管鈣化模型的影響,并探討其可能的作用機(jī)制。方法28只5周齡雄性SD大鼠按隨機(jī)數(shù)字表法分為4組:對(duì)照組(C)、模型組(M)、模型+低劑量氯沙坦組(M+L)、模型+高劑量氯沙坦組(M+H)(每組7只)。造模成功后取各組大鼠主動(dòng)脈進(jìn)行HE染色和茜素紅染色,觀察血管壁形態(tài)學(xué)變化和鈣鹽沉積情況。實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)縫隙連接蛋白(Cx43)mRNA表達(dá),Western blot檢測(cè)絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、Cx43和基質(zhì)Gla蛋白(MGP)表達(dá)情況。結(jié)果華法林能夠誘導(dǎo)大鼠血管鈣化模型。與對(duì)照組比較,模型組Cx43 mRNA和蛋白表達(dá)顯著上調(diào)(3.98±0.65比1.06±0.31,P<0.01;1.91±0.45比1.03±0.07,P=0.029),MAPK家族中細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)活性顯著增加(1.40±0.19比1.04±0.04,P=0.032),MGP表達(dá)顯著下降(0.19±0.07比1.00±0.02,P<0.01)。與模型組比較,兩種劑量氯沙坦干預(yù)組Cx43 mRNA和蛋白表達(dá)均顯著下調(diào)(2.28±0.47比3.98±0.65,P=0.021;1.07±0.24和0.64±0.24比1.91±0.45,P=0.047和0.013),ERK活性顯著降低(0.76±0.04和0.69±0.09比1.40±0.19,均為P<0.01),MGP表達(dá)顯著增加(0.45±0.08和0.83±0.10比0.19±0.07,P=0.013和P<0.01)。結(jié)論氯沙坦可以抑制華法林誘導(dǎo)的大鼠血管鈣化,可能與下調(diào)Cx43表達(dá)及ERK活性,增加MGP表達(dá)有關(guān)。

      氯沙坦;血管鈣化;縫隙連接蛋白43;細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)MAP激酶類;基質(zhì)Gla蛋白

      Fund program:National Science Foundation of China (No.81270355); National Science Foundation of Hubei Province (No.2014CFB211)

      血管鈣化是許多心血管疾病普遍存在的病理改變,是心腦血管事件發(fā)生率和死亡率顯著增加的重要危險(xiǎn)因素[1]。既往認(rèn)為血管鈣化是一個(gè)被動(dòng)的鈣磷沉積于血管壁的過(guò)程,近年來(lái)研究表明血管鈣化是一個(gè)與骨發(fā)育類似的、主動(dòng)的可調(diào)控的生物學(xué)過(guò)程[2]。其中血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)向成骨細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化是血管鈣化的中心環(huán)節(jié)[3]。多條信號(hào)通路及細(xì)胞因子共同參與了該病理過(guò)程,但具體的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。

      氯沙坦是一種血管緊張素Ⅱ的1型受體(AT1R)阻斷劑,能阻斷腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活,從而發(fā)揮一系列生理效應(yīng)。已有研究表明,阻斷腎素-血管緊張素系統(tǒng)能夠降低動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、慢性腎病等疾病的發(fā)病率和死亡率[4-5]。有報(bào)道稱,氯沙坦可以抑制高脂飼料誘導(dǎo)的新西蘭兔動(dòng)脈粥樣硬化及血管鈣化[6]。本研究旨在華法林誘導(dǎo)的大鼠血管鈣化模型基礎(chǔ)上,觀察氯沙坦對(duì)血管鈣化的影響,并探討可能的作用機(jī)制。

      1 材料與方法

      1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

      5周齡雄性SD大鼠28只,80~100 g(清潔級(jí)),購(gòu)自武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心(合格證號(hào):NO.42000500004280)。

      1.2主要試劑

      華法林和氯沙坦購(gòu)自Maya試劑公司,茜素紅購(gòu)自Sigma,抗Cx43抗體購(gòu)自Abcam公司,抗MGP抗體購(gòu)自Santa Cruz公司??筂APK抗體及抗GAPDH抗體購(gòu)自Cell Signaling Technology公司。Trizol試劑(北京艾德萊生物),逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(GeneCopoeia,USA),SYBR Premix Ex TaqTM(Takara,Japan),PCR擴(kuò)增引物由擎科生物公司合成。普通PCR儀(Bio-Rad,USA),752紫外分光光度計(jì)(上海舜宇恒科學(xué)儀器有限公司),7900熒光定量PCR儀(ABI,USA)。

      1.3大鼠血管鈣化模型建立及實(shí)驗(yàn)分組

      參照文獻(xiàn)[7]建立大鼠血管鈣化模型,28只5周齡雄性SD大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,按隨機(jī)數(shù)字表法分為4組,每組各7只:對(duì)照組(C組)、模型組(M組)、模型+低劑量氯沙坦組(M+L組)、模型+高劑量氯沙坦組(M+H組)。C組:普通飼料喂養(yǎng),給予和模型組等容量生理鹽水皮下注射;M組:每天早上8點(diǎn)給予華法林(15 mg/100 g)和維生素K1(1.5 mg/100 g)皮下注射1次,晚上8點(diǎn)第2次給予華法林(15 mg/100 g)皮下注射,持續(xù)2周;M+L組:在模型組基礎(chǔ)上于第2周每天早上9點(diǎn)給予氯沙坦(1 mg/100 g)皮下注射持續(xù)1周;M+H組:在模型組基礎(chǔ)上于第2周每天早上9點(diǎn)給予氯沙坦(2 mg/100 g)皮下注射持續(xù)1周。在第1次給予華法林皮下注射前24 h及48 h,所有大鼠分別給予維生素K1(1.5 mg/100 g)皮下注射1次預(yù)防出血。待造模完成后處死大鼠取主動(dòng)脈,收集標(biāo)本于-80℃冰箱保存或甲醛固定。

      1.4HE染色

      取大鼠主動(dòng)脈血管,4%中性甲醛固定,石蠟包埋連續(xù)切片,常規(guī)脫蠟、脫水后行蘇木素-伊紅染色(HE染色),于顯微鏡下觀察拍照。

      1.5茜素紅染色

      取大鼠主動(dòng)脈血管,4%中性甲醛固定,石蠟包埋連續(xù)切片,常規(guī)脫蠟至水,用1%茜素紅染色10 min,常規(guī)脫水透明,中性樹膠封片,顯微鏡觀察其形態(tài)特征。

      1.6實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測(cè)

      按Trizol試劑盒說(shuō)明書提取組織總RNA,采用752紫外分光光度計(jì)對(duì)RNA濃度進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明,逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA。再根據(jù)SYBR Premix Ex TaqTM試劑盒說(shuō)明,以合成的cDNA為模板進(jìn)行qRT-PCR反應(yīng)。Cx43引物序列:Cx43上游引物為5′-TGCTCCTCACCAACGGCTCCACT-3′,下游5′-GCGCTGTAGTTCGCCCAGTTTT-3′; 以GAPDH為內(nèi)參,GAPDH上游引物5′-ACAGCAACAGGGTGGTGGAC-3′,下游5′-TTTGAGGGTGCAGCGAACTT-3′。逆轉(zhuǎn)錄條件:94℃ 4 min;94℃ 30 s,56℃ 30 s,72℃ 25 s,30個(gè)循環(huán);72℃ 4 min,4℃ 4 min。qRT-PCR反應(yīng)條件:50℃ 2 min,95℃ 10 min;95℃ 30 s,60℃ 30 s,40個(gè)循環(huán)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,根據(jù)2-△△Ct法計(jì)算相對(duì)表達(dá)量并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

      (2)第二階段。經(jīng)過(guò)專業(yè)組織的基本技能比賽、專業(yè)技能比賽和指導(dǎo)教師的篩選,挑選優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入電信學(xué)院科技創(chuàng)新中心、名師工作室、技能競(jìng)賽等團(tuán)隊(duì),學(xué)院提供專門的場(chǎng)地并劃撥專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)進(jìn)行扶持,由專業(yè)骨干教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)學(xué)生、帶領(lǐng)他們參加國(guó)家、省、市級(jí)技能競(jìng)賽或完成企業(yè)合作項(xiàng)目開發(fā),其他學(xué)生則準(zhǔn)備專業(yè)技能考證。

      1.7Western blot檢測(cè)

      將主動(dòng)脈從-80℃冰箱中取出置于冰上勻漿提取總蛋白,用BCA法進(jìn)行蛋白定量。樣品通過(guò)8%SDS-PAGE電泳分離,并轉(zhuǎn)移到PVDF膜上;經(jīng)5%脫脂奶粉室溫封閉1 h后,加一抗(Cx43 1∶8 000、GAPDH 1∶1 000,MAPK 1∶1 000,MGP 1∶300)稀釋液,4℃孵育過(guò)夜;經(jīng)洗滌后,用HRP標(biāo)記的二抗稀釋液(1∶5 000)室溫孵育1 h,以ECL發(fā)光試劑盒顯影;圖像分析軟件掃描條帶灰度值,計(jì)算蛋白表達(dá)相對(duì)定量,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

      1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

      2 結(jié)果

      2.1氯沙坦對(duì)華法林和維生素K1誘導(dǎo)的血管鈣化的影響

      HE染色的形態(tài)學(xué)特征:VSMCs排列紊亂,血管壁結(jié)構(gòu)松散、厚度增加、彈性降低,部分管壁中層斷裂,這些都是血管鈣化的典型病變。經(jīng)鈣化特異性染色——茜素紅染色后,模型組中部分血管區(qū)域呈現(xiàn)深紅色條紋樣鈣鹽沉積特征。表明華法林和維生素K1聯(lián)合應(yīng)用能夠誘發(fā)血管鈣化。經(jīng)過(guò)氯沙坦處理后發(fā)現(xiàn)血管壁結(jié)構(gòu)形態(tài)和鈣鹽沉積情況均明顯減輕(圖1、2)。

      2.2氯沙坦對(duì)主動(dòng)脈Cx43 mRNA及蛋白表達(dá)的影響

      縫隙連接是存在于相鄰細(xì)胞間的膜通道結(jié)構(gòu),基本組成單位是連接蛋白(connexin,Cx),在VSMCs及成骨細(xì)胞中存在著豐富的縫隙連接,主要表達(dá)Cx43。有研究發(fā)現(xiàn),Cx43能調(diào)控成骨樣細(xì)胞分化及骨形成過(guò)程[8-9]。在本實(shí)驗(yàn)中,qRT-PCR結(jié)果表明,與對(duì)照組比較,模型組Cx43 mRNA表達(dá)水平顯著性增高;兩種劑量氯沙坦干預(yù)組Cx43 mRNA表達(dá)水平較模型組均不同程度降低,且高劑量氯沙坦處理組降低更明顯(圖3)。Western blot結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,模型組Cx43蛋白表達(dá)水平顯著增高;兩種劑量氯沙坦處理組Cx43蛋白表達(dá)水平較模型組均顯著降低,且高劑量組降低更顯著(圖4)。

      A:對(duì)照組;B:模型組;C:模型+低劑量氯沙坦組;D:模型+高劑量氯沙坦組圖1 大鼠主動(dòng)脈HE染色(×100)

      A:對(duì)照組;B:模型組;C:模型+低劑量氯沙坦組;D:模型+高劑量氯沙坦組圖2 大鼠主動(dòng)脈茜素紅染色(×100)

      與對(duì)照組比較,aP<0.01 ;與模型組比較,bp<0.05 圖3 qRT-PCR檢測(cè)主動(dòng)脈Cx43 mRNA表達(dá)(n=7)

      與對(duì)照組比較,aP<0.01 ;與模型組比較,bP<0.05 圖4 Western blot 檢測(cè)主動(dòng)脈Cx43蛋白表達(dá)(n=7)

      2.3氯沙坦對(duì)主動(dòng)脈MAPK蛋白表達(dá)的影響

      MAPK是一類細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)激酶,MAPK信號(hào)途徑對(duì)調(diào)控細(xì)胞增殖及分化起關(guān)鍵作用,也是血管鈣化過(guò)程中一條重要的信號(hào)通路。Western blot結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,模型組主動(dòng)脈MAPK中的ERK信號(hào)磷酸化被激活,但未檢測(cè)到c-jun氨基末端激酶(JNK)及絲裂原活化蛋白激酶(P38)信號(hào)活化。兩種劑量氯沙坦干預(yù)組均能顯著降低ERK磷酸化水平,且高劑量組降低更明顯(圖5)。

      與對(duì)照組比較,aP<0.05;與模型組比較,bP<0.01圖5 Western blot 檢測(cè)主動(dòng)脈MAPK蛋白表達(dá)(n=7)

      2.4氯沙坦對(duì)主動(dòng)脈MGP表達(dá)的影響

      MGP是體內(nèi)最重要的鈣化抑制物,MGP能夠與礦化物、鈣離子等結(jié)合抑制礦化物和鈣結(jié)晶的生長(zhǎng)。MGP表達(dá)的減少常預(yù)示著VSMCs表型向成骨樣細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)換,更易發(fā)生血管鈣化。在本實(shí)驗(yàn)中,與對(duì)照組相比,模型組MGP的表達(dá)明顯下降;與模型組相比,兩種劑量氯沙坦干預(yù)組均能顯著增加MGP的表達(dá),且具有一定劑量依從性(圖6),提示氯沙坦有可能通過(guò)上調(diào)MGP的表達(dá)抑制大鼠血管鈣化的發(fā)生。

      與對(duì)照組比較,aP<0.01;與模型組比較,bP<0.05,cP<0.01圖6 Western blot檢測(cè)主動(dòng)脈MGP表達(dá)(n=7)

      3 討論

      血管鈣化常涉及動(dòng)脈內(nèi)彈力膜及中層彈性纖維鈣化,引起動(dòng)脈變硬及管腔壓力增加。常見(jiàn)于動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病和慢性腎病等疾病,與心血管疾病高發(fā)病率及死亡率密切相關(guān)[10]。近年來(lái),許多研究表明血管鈣化是一個(gè)類似于骨形成的主動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程,VSMCs發(fā)生成骨樣細(xì)胞分化在其中起關(guān)鍵作用。華法林是維生素K的抑制劑,基質(zhì)Gla蛋白(matrix gla protein,MGP)是一種血管鈣化抑制因子,其活化需要通過(guò)以維生素K為輔因子的羧化作用。華法林通過(guò)拮抗維生素K而抑制MGP活化發(fā)揮其致動(dòng)脈鈣化作用。我們使用華法林誘導(dǎo)大鼠主動(dòng)脈血管鈣化,經(jīng)鈣化特異性茜素紅染色表現(xiàn)為內(nèi)彈力膜增厚,鈣鹽沉積和中層彈性纖維鈣化等形態(tài)學(xué)改變。經(jīng)氯沙坦處理后能明顯減輕血管鈣化情況。

      在心血管系統(tǒng)中,心肌細(xì)胞及VSMCs間存在著豐富的縫隙連接,主要表達(dá)Cx43。Cx43也是成骨細(xì)胞中的主要連接蛋白,是細(xì)胞骨化的重要標(biāo)記物。有研究表明,在機(jī)械應(yīng)激引起的后縱韌帶骨化癥(OPLL)患者韌帶組織中,Cx43表達(dá)上調(diào),從而促進(jìn)了韌帶細(xì)胞的成骨樣分化[8]。我們的研究發(fā)現(xiàn),在血管鈣化模型組中Cx43 mRNA及蛋白表達(dá)明顯上調(diào),與前述研究一致,經(jīng)氯沙坦干預(yù)后Cx43表達(dá)均顯著下調(diào)。

      MAPK是細(xì)胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,包括ERK、JNK和P38。研究證實(shí)MAPK信號(hào)途徑能將細(xì)胞外刺激信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞及核內(nèi),在細(xì)胞增殖、分化及凋亡過(guò)程中具有至關(guān)重要的作用。許多研究表明,ERK參與了調(diào)控VSMCs的成骨樣分化過(guò)程,但這一過(guò)程尚存在爭(zhēng)議。Ding等[11]研究表明,纖維連接蛋白能通過(guò)ERK信號(hào)途徑促進(jìn)VSMCs的成骨樣分化。Wu等[12]研究表明,過(guò)表達(dá)Rap1A能增強(qiáng)ERK/P38磷酸化從而促進(jìn)C2C12成骨樣分化。而Liu等[13]研究證實(shí),硒通過(guò)抑制氧化應(yīng)激及ERK激活抑制H2O2誘導(dǎo)的VSMCs鈣化。Liang等[14]研究證實(shí),胃饑餓素能通過(guò)ERK信號(hào)途徑抑制VSMCs的成骨分化,且這種抑制作用具有時(shí)間和劑量依賴性。我們的研究表明,氯沙坦在抑制血管鈣化過(guò)程中抑制了ERK磷酸化水平,但未檢測(cè)到JNK及P38信號(hào)活化。

      MGP是由平滑肌細(xì)胞及軟骨細(xì)胞合成的一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白,含有5個(gè)γ-羧谷氨酸(Gla)殘基,經(jīng)過(guò)以維生素K為輔因子的羧化酶羧化后與羥基磷灰石晶體具有高度親和力,可顯著抑制鈣鹽沉積及羥基磷灰石晶體,是一種強(qiáng)有力的抑制血管鈣化的因子。我們的研究表明,氯沙坦可以明顯上調(diào)MGP的表達(dá),且具有一定的劑量依從性。提示我們氯沙坦可能通過(guò)上調(diào)MGP的表達(dá)抑制大鼠血管鈣化的發(fā)生。

      綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)氯沙坦在華法林誘導(dǎo)的血管鈣化過(guò)程中起抑制作用,這種作用可能是通過(guò)氯沙坦下調(diào)Cx43的表達(dá)及ERK活性,上調(diào)鈣化抑制因子MGP的表達(dá),從而抑制VSMCs成骨樣分化來(lái)實(shí)現(xiàn)的,為血管鈣化的臨床防治提供了一個(gè)新思路。但本研究尚未涉及Cx43、ERK及MGP在氯沙坦抑制血管鈣化過(guò)程中的上下游關(guān)系。

      利益沖突:無(wú)

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      (本文編輯:譚瀟)

      Effects of losartan on warfarin-induced vascular calcification in rats

      ShaoJuan,LiMincai,WuJiliang

      KeyLaboratoryonCardiovascular,CerebrovascularandMetabolicDiseaseofHubeiProvince,HubeiUniversityofScienceandTechnology,Xianning437100,ChinaCorrespondingauthor:LiMincai,Email:mincaili@163.com;WuJiliang,Email:xywjl@163.com

      ObjectiveTo investigate the effects and mechanism of losartan regulating vascular calcification in rat vascular calcification models induced by warfarin.MethodsTwenty eight 5-week-old male Sprague-Dawley (SD) rats were randomly divided into 4 groups:Control (C),Model (M),Model+Low losartan (M+L),Model+High losartan (M+H).Vascular calcification was confirmed by HE and Alizarin Red staining to observe morphology and calcium deposition of vascular wall.The expression of Connexin43 (Cx43) mRNA was detected by real-time quantitative PCR.The expression of mitogen-activated protein kinase (MAPK),Cx43 and Matrix Gla Protein (MGP) were analyzed by western blot.ResultsThe vascular calcification could be induced by warfarin in rats.Compared with C group,The expressions of Cx43 mRNA and protein in aorta in model group were up-regulated significantly (3.98±0.65vs.1.06±0.31,P<0.01;1.91±0.45vs.1.03±0.07,P=0.029).Meanwhile,the extracellular signal-regulated kinase (ERK) activity was significantly increased (1.40±0.19vs.1.04±0.04,P=0.032) and the expression of MGP was significantly decreased (0.19±0.07vs.1.00±0.02,P<0.01).Compared with M group,the expression of Cx43 mRNA and protein of aorta in M+L and M+H group were down-regulated significantly (2.28±0.47vs.3.98±0.65,P=0.021;1.07±0.24 and 0.64±0.24vs.1.91±0.45,P=0.047 and 0.013) and ERK activity was significantly decreased (0.76±0.04 and 0.69±0.09vs.1.40±0.19,bothP<0.01).Meanwhile,the expression of MGP was significantly increased (0.45±0.08 and 0.83±0.10vs.0.19±0.07,P=0.013 andP<0.01).ConclusionsWarfarin-induced vascular calcification in rats could be suppressed by losartan.The mechanism may be related with inhibition of Cx43 expression and ERK activation,and increased MGP expression.

      Losartan;Vascular calcification;Connexin 43;Extracellular signal-regulated MAP kinases;Matrix gla protein

      李敏才,電子信箱:mincaili@163.com;吳基良,電子信箱:xywjl@163.com

      10.3969/j.issn.1007-5410.2016.04.010

      國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81270355);湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014CFB211)

      2016- 03-07)

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