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

1、血管重建（remodeling）是動脈粥樣硬化和高血壓等心血管疾病的發(fā)病基礎，機械應力在其中起著重要的調(diào)控作用。血管內(nèi)皮細胞（endothelial cells，ECs）和血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）是構(gòu)成血管壁的主要細胞成分；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。力學因素誘導血管重建的機制目前并未完全闡明，該機制的研究對于深入了解心血管疾病的發(fā)病基礎及防治都具有重要意義。
　　本實驗室前期的血管組織差異蛋白質(zhì)組學結(jié)果提示，核纖層蛋白LaminA可能是力學敏感蛋白；因此，本文圍繞核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA展開了不同切應力條件下ECs增殖和凋亡變化的機制研究。
　　本文應用平行平板流動腔系統(tǒng)，對

3、單獨培養(yǎng)的大鼠胸主動脈ECs施加15 dyn/cm2的正常切應力和5 dyn/cm2的低切應力，結(jié)果顯示，低切應力明顯抑制了核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA的表達，并明顯促進了ECs的增殖和凋亡；ECs單獨培養(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 ECs核膜蛋白的表達并無顯著影響。ECs分別轉(zhuǎn)染Nesprin2、SUN1和LaminA的特異性干擾片段后，E

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

5、轉(zhuǎn)染和過表達質(zhì)粒的轉(zhuǎn)染并檢測。芯片結(jié)果顯示，Nesprin2表達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)干擾條件下和切應力加載條件下，再分別對芯片結(jié)果進行了驗證。結(jié)果證實了上述轉(zhuǎn)錄因子在切應力調(diào)控 Nesprin2和LaminA變化中的作用。然后，應用Ingenuity Pathway Analysi

6、s(IPA)軟件預測，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。應用熒光定量PCR技術(shù)，我們找到了參與影響低切應力誘導 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，在低切應力條件下，ECs的核膜蛋白Nesprin2、SUN1和LaminA的表達異常下降，其中外核膜蛋白Nesprin2表達下降后引起其下游轉(zhuǎn)錄因子AP-2和TFIID的表達上升，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、時負調(diào)控靶基因LDLR，最終誘導ECs的增殖和凋亡。另一方面，低切應力抑制核纖層蛋白LaminA表達，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，并負調(diào)控CCND2，最終促進了ECs的增殖和凋亡。這些研究結(jié)果對闡明低切應力誘導 ECs功能異常的力學生物學機制發(fā)揮了重要作用，并為動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)病基礎研究提供了新的力學