模擬失重致血管自噬變化及自噬在血管內(nèi)皮細(xì)胞功能異常中的作用.pdf

1、航天飛行可使機(jī)體多系統(tǒng)發(fā)生功能改變,甚至出現(xiàn)病理性變化。就心血管系統(tǒng)而言,失重致心血管功能失調(diào)的主要表現(xiàn)為立位耐力不良和運(yùn)動耐力下降,對航天員的身體健康及生命安全造成嚴(yán)重威脅。近年來的研究結(jié)果表明,失重后立位耐力不良可能涉及多重復(fù)雜機(jī)制,包括血容量丟失、壓力感受器反射敏感性減弱、心臟收縮泵血功能降低、下肢靜脈順應(yīng)性增加及血管特異性結(jié)構(gòu)和功能重塑等。內(nèi)皮細(xì)胞是位于血管的最里層,也是機(jī)體最大的分泌器官,其功能紊亂會產(chǎn)生一系列的病理生理反應(yīng)。

2、而內(nèi)皮細(xì)胞對所受重力環(huán)境變化亦非常敏感,其感應(yīng)重力改變后的結(jié)構(gòu)及功能變化可能與導(dǎo)致失重致心血管功能失調(diào)密切相關(guān)。
　　相關(guān)的研究表明,失重/模擬失重可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、分泌功能等發(fā)生改變,對內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、凋亡及眾多信號分子產(chǎn)生影響。然而,對于失重/模擬失重對血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的影響及其調(diào)控機(jī)制始終未得到充分闡明。自噬是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)成分被溶酶體降解的過程,細(xì)胞自噬與細(xì)胞的發(fā)育、分化、代謝及血管內(nèi)皮細(xì)胞功能有密切的關(guān)系。本課題組

3、前期的研究表明,模擬失重可以導(dǎo)致體外培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬活性增強(qiáng),高度提示自噬可能在失重致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能改變中起重要調(diào)節(jié)作用。
　　因此,本實(shí)驗(yàn)利用回轉(zhuǎn)器模擬細(xì)胞失重效應(yīng)和尾懸吊大鼠模擬失重模型,探討了回轉(zhuǎn)模擬失重誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞自噬與血管生成之間的關(guān)系及可能涉及的分子調(diào)控機(jī)制,繼而觀察了模擬失重后大鼠頸總動脈和股動脈自噬活性的改變情況。
　　主要結(jié)果如下:
　　1.回轉(zhuǎn)模擬失重下自噬激活促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的

4、遷移和成環(huán)能力
　　觀察回轉(zhuǎn)模擬失重后人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)自噬的變化及其與血管生成能力之間的關(guān)系。體外培養(yǎng)HUVECs隨機(jī)分為回轉(zhuǎn)模擬失重組、1G靜止對照組、1G靜止+抑制劑預(yù)處理組及回轉(zhuǎn)+抑制劑預(yù)處理組,選用的抑制劑為自噬的特異性抑制劑3-Methyladenine(3-MA)。通過Western blot檢測回轉(zhuǎn)模擬失重后HUVECs中微

5、管相關(guān)蛋白輕鏈3(LC3)和Bcl-2相關(guān)蛋白(Beclin1)的表達(dá),通過劃痕實(shí)驗(yàn)及Matrigel膠小管生成實(shí)驗(yàn)觀察各組HUVECs遷移及血管生成能力的變化。結(jié)果表明,回轉(zhuǎn)模擬失重24h后,HUVECs中LC3及Beclin1蛋白的表達(dá)均顯著高于對照組(P<0.05)。24h回轉(zhuǎn)使HUVECs的遷移能力及血管生成能力較對照組明顯增強(qiáng)(P<0.05),且這種增強(qiáng)效應(yīng)可以被3-MA預(yù)處理所抑制。結(jié)果提示,回轉(zhuǎn)模擬失重24h可以誘導(dǎo)HUV

6、ECs血管生成能力增強(qiáng),其發(fā)生機(jī)制可能與自噬的激活有關(guān)。
　　2.尾懸吊模擬失重致大鼠頸總動脈、股動脈自噬改變的研究
　　觀察尾懸吊28天對大鼠頸總動脈和股動脈自噬的影響。16只SD大鼠隨機(jī)分為對照組(8只)和尾懸吊組(8只),分別檢測尾懸吊28天后大鼠頸總動脈和股動脈LC3及Beclin1 mRNA和蛋白表達(dá)的變化。結(jié)果表明,尾懸吊28天大鼠股動脈自噬相關(guān)基因Beclin1和LC3表達(dá)較對照組顯著升高(P<0.05),而頸

7、總動脈Beclin1和LC3的表達(dá)則無明顯差異。結(jié)果提示,28天模擬失重可誘導(dǎo)大鼠股動脈自噬增強(qiáng)。
　　總之,本研究首先觀察了回轉(zhuǎn)模擬失重后血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬的變化及其與血管生成之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)24h回轉(zhuǎn)模擬失重可通過誘導(dǎo)HUVECs自噬促進(jìn)血管生成能力。其次又從整體動物水平觀察了尾懸吊模擬失重大鼠頸總動脈和股動脈自噬的改變,發(fā)現(xiàn)尾懸吊28天可引起大鼠股動脈自噬增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果將進(jìn)一步深化對失重致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能影響的認(rèn)識,豐富了失