切應(yīng)力條件下核膜蛋白Nesprin2和LaminA在血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和凋亡中的作用.pdf

1、血管重建（remodeling）是動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓等心血管疾病的發(fā)病基礎(chǔ)，機(jī)械應(yīng)力在其中起著重要的調(diào)控作用。血管內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，ECs）和血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）是構(gòu)成血管壁的主要細(xì)胞成分；ECs襯于血管壁內(nèi)表面，直接受到血流經(jīng)過所產(chǎn)生的流體切應(yīng)力的作用；VSMCs與 ECs在結(jié)構(gòu)上相鄰，在功能上相互影響。ECs受到流體切應(yīng)力和相鄰的VSMC

2、s的共同作用，其穩(wěn)態(tài)（homeostasis）在血管重建中有著重要意義。力學(xué)因素誘導(dǎo)血管重建的機(jī)制目前并未完全闡明，該機(jī)制的研究對(duì)于深入了解心血管疾病的發(fā)病基礎(chǔ)及防治都具有重要意義。
　　本實(shí)驗(yàn)室前期的血管組織差異蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果提示，核纖層蛋白LaminA可能是力學(xué)敏感蛋白；因此，本文圍繞核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA展開了不同切應(yīng)力條件下ECs增殖和凋亡變化的機(jī)制研究。
　　本文應(yīng)用平行平板流動(dòng)腔系統(tǒng)，對(duì)

3、單獨(dú)培養(yǎng)的大鼠胸主動(dòng)脈ECs施加15 dyn/cm2的正常切應(yīng)力和5 dyn/cm2的低切應(yīng)力，結(jié)果顯示，低切應(yīng)力明顯抑制了核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA的表達(dá)，并明顯促進(jìn)了ECs的增殖和凋亡；ECs單獨(dú)培養(yǎng)、ECs與VSMCs接觸聯(lián)合培養(yǎng)以及ECs與VSMCs非接觸聯(lián)合培養(yǎng)3種不同的培養(yǎng)方式中，VSMCs對(duì) ECs核膜蛋白的表達(dá)并無顯著影響。ECs分別轉(zhuǎn)染Nesprin2、SUN1和LaminA的特異性干擾片段后，E

4、Cs的核膜蛋白表達(dá)的減少均導(dǎo)致了ECs增殖和凋亡的異常增加。
　　為了闡明核膜蛋白參與低切應(yīng)力誘導(dǎo) ECs增殖和凋亡的機(jī)制，我們對(duì) Nesprin2和LaminA蛋白進(jìn)行了深入研究，分別構(gòu)建了Nesprin2和LaminA的過表達(dá)質(zhì)粒，發(fā)現(xiàn)低切應(yīng)力條件下 ECs的Nesprin2和LaminA的過表達(dá)能夠逆轉(zhuǎn)低切應(yīng)力誘導(dǎo)的ECs增殖和凋亡。應(yīng)用轉(zhuǎn)錄因子活性芯片技術(shù)，將 ECs分別進(jìn)行 Nesprin2和LaminA特異性干擾片段的

5、轉(zhuǎn)染和過表達(dá)質(zhì)粒的轉(zhuǎn)染并檢測(cè)。芯片結(jié)果顯示，Nesprin2表達(dá)水平的減少能夠顯著提高轉(zhuǎn)錄因子 AP-2和TFIID的活性，而 LaminA表達(dá)水平的降低顯著抑制了轉(zhuǎn)錄因子Stat-1、Stat-3、Stat-5和Stat-6的磷酸化。在靜態(tài)干擾條件下和切應(yīng)力加載條件下，再分別對(duì)芯片結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果證實(shí)了上述轉(zhuǎn)錄因子在切應(yīng)力調(diào)控 Nesprin2和LaminA變化中的作用。然后，應(yīng)用Ingenuity Pathway Analysi

6、s(IPA)軟件預(yù)測(cè)，得到了Nesprin2調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子AP-2的靶基因PLA2G16、PITX2、GEM、KISS1、KRT14和TFIID的靶基因FOS、LDLR和Gh，以及LaminA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子Stat-1、Stat-3、Stat-5和Stat-6的共同靶基因BCL2L1、CCND2、IRF1、IFNG、IL4和TNF。應(yīng)用熒光定量PCR技術(shù)，我們找到了參與影響低切應(yīng)力誘導(dǎo) ECs增殖和凋亡的靶基因，即 AP-2的靶基因GE

7、M、TFIID的靶基因FOS和LDLR以及Stat-1、Stat-3、Stat-5和Stat-6的共同靶基因BCL2L1、CCND2、IRF1、IFNG和IL4。
　　綜上所述，在低切應(yīng)力條件下，ECs的核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA的表達(dá)異常下降，其中外核膜蛋白Nesprin2表達(dá)下降后引起其下游轉(zhuǎn)錄因子AP-2和TFIID的表達(dá)上升，AP-2通過正調(diào)控其靶基因 GEM，TFIID通過正調(diào)控其靶基因 FOS并同

8、時(shí)負(fù)調(diào)控靶基因LDLR，最終誘導(dǎo)ECs的增殖和凋亡。另一方面，低切應(yīng)力抑制核纖層蛋白LaminA表達(dá)，從而下調(diào)了Stat-1、Stat-3、Stat-5和Stat-6的磷酸化，Stat蛋白的磷酸化又通過正調(diào)控靶基因BCL2L1、IRF1、IFNG和IL4，并負(fù)調(diào)控CCND2，最終促進(jìn)了ECs的增殖和凋亡。這些研究結(jié)果對(duì)闡明低切應(yīng)力誘導(dǎo) ECs功能異常的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制發(fā)揮了重要作用，并為動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)病基礎(chǔ)研究提供了新的力學(xué)