Intermedin1-53對(duì)大鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖的影響*

薛立華， 梁 穎， 宋君秋， 齊永芬， 賈月霞△

(1寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)系，寧夏 銀川 750004；2北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生理與病理生理學(xué)系，北京 100083)

Intermedin1-53對(duì)大鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖的影響*

薛立華1， 梁 穎1， 宋君秋2， 齊永芬2， 賈月霞1△

(1寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)系，寧夏 銀川 750004；2北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生理與病理生理學(xué)系，北京 100083)

目的研究intermedin1-53(IMD1-53)對(duì)醛固酮(ALD)促SD乳鼠心肌成纖維細(xì)胞(CFBs)增殖的影響及細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的作用。方法分離培養(yǎng)SD乳鼠CFBs，將細(xì)胞分成對(duì)照組、不同濃度ALD組、ALD+不同濃度IMD1-53組，用MTT比色法測(cè)定細(xì)胞活性。通過(guò)Western blotting方法觀察IMD1-53對(duì)ALD誘導(dǎo)的p-ERK蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果(1) IMD1-53對(duì)基礎(chǔ)狀態(tài)下的CFBs增殖無(wú)明顯抑制作用，但能呈濃度(10-9～10-7mol/L)依賴性地抑制ALD刺激CFBs的增殖。(2) IMD1-53具有濃度(10-9～10-7mol/L)依賴性地抑制ALD誘導(dǎo)的p-ERK蛋白表達(dá)的作用。結(jié)論IMD1-53通過(guò)ERK信號(hào)途徑抑制ALD促CFBs增殖的效應(yīng)。

Intermedin1-53； 心肌成纖維細(xì)胞； 醛固酮; ERK通路

流行病學(xué)研究顯示，心肌纖維化是心室重構(gòu)的主要病理特征之一，纖維化的改善使肥厚或不肥厚的心室組織的僵硬度減輕，并且心血管事件相關(guān)危險(xiǎn)性減少。因此，尋找有效抑制并逆轉(zhuǎn)心肌纖維化的措施具有重要臨床價(jià)值。Intermedin1-53(IMD1-53)是Roh等[1]用系統(tǒng)進(jìn)化分析法以降鈣素基因相關(guān)肽(calcium gene-related peptide, CGRP)超家族成員特異的一二級(jí)結(jié)構(gòu)檢索基因庫(kù)得到了該家族的一個(gè)新成員IMD，IMD的組織分布十分廣泛，下頜下腺、腎臟、胃腸道、肺臟、心臟、脾臟、胸腺、卵巢等組織中均有IMD表達(dá)[2]，提示IMD可能廣泛參與機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)控。已有的研究表明，IMD可強(qiáng)力而持久地舒張血管、降低血壓，并可改善心功能，增加冠脈流量[3, 4]，是強(qiáng)效的心血管活性調(diào)節(jié)肽。但I(xiàn)MD1-53在心肌重塑、心肌纖維化過(guò)程中起何作用及其機(jī)制尚未完全清楚。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)IMD1-53對(duì)心肌成纖維細(xì)胞(cardial myofibroblasts,CFBs)增殖的影響，并探討其可能的作用機(jī)制，為心肌纖維化的防治提供新的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。

材 料 和 方 法

1材料

1.1動(dòng)物 選用出生1-4 d的雄性SD乳鼠，由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

1.2主要試劑 合成的大鼠IMD1-53由美國(guó)Phoenix Pharmaceutical Inc.提供；DMEM培養(yǎng)基為Gibco產(chǎn)品，胰蛋白酶、MTT、醛固酮(aldosterone,ALD)、DMSO均為Sigma產(chǎn)品。胎牛血清購(gòu)于Sigma。余為市售分析純產(chǎn)品。

1.3主要儀器 超凈工作臺(tái)(TDGC2J-I/0.5型，蘇州凈化設(shè)備有限公司)，酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀(BioTek Instruments Inc.)，脫色搖床(DY-132江蘇興化市分析儀器廠)，Olympus CHC-212型光學(xué)顯微鏡，302型二氧化碳孵育箱(Shellab)，RC5C高速低溫冷凍離心機(jī)(Sorvall)，25 cm2培養(yǎng)瓶，96孔培養(yǎng)板，24孔板等。

2方法

2.1心臟成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)和鑒定 取1-3 d齡的SD大鼠心臟，剪去包膜，剪成0.5～1.0 mm3小塊，用0.1%胰蛋白酶消化。在5% CO2、37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)60 min，用差速貼壁法獲得心臟成纖維細(xì)胞[7]。對(duì)心臟成纖維細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)和SABC法免疫細(xì)胞化學(xué)染色鑒定，純度達(dá)98%，選用2～4代的心臟成纖維細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。

2.2ALD對(duì)CFBs活性的MTT實(shí)驗(yàn) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期CFBs稀釋成5×104cells/well，均勻接種于96孔培養(yǎng)板上，每孔200 μL，37 ℃﹑5%CO2及飽和濕度條件下培養(yǎng)，24 h后換成含1%血清DMEM培養(yǎng)基。37 ℃繼續(xù)孵育24 h，吸棄原培養(yǎng)液，設(shè)空白對(duì)照組，10%胎牛血清組和3個(gè)不同濃度ALD(10-8～10-6mol/L)的實(shí)驗(yàn)組繼續(xù)培養(yǎng)24 h，各組于藥物刺激結(jié)束前4 h，吸棄上清，加入MTT 20 μL，37 ℃繼續(xù)培養(yǎng)4 h后終止培養(yǎng)，吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)上清液，每孔加入150 μL二甲基亞砜，在振蕩搖床上振蕩10 min使結(jié)晶充分溶解，在酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀上570 nm處測(cè)定吸光度值(A570)。

2.3IMD1-53對(duì)ALD誘導(dǎo)CFBs膠原蛋白合成的影響 實(shí)驗(yàn)共分6組，每組重復(fù)3孔，取平均數(shù)。(1)空白對(duì)照組：不加藥物； (2)10%血清組：不加藥物； (3)ALD組：加入10-6mol/L ALD； (4)～(6)在3個(gè)不同濃度IMD1-53(10-9mol/L～10-7mol/L)組中分別加入10-6mol/L ALD。嚴(yán)格按照試劑盒操作說(shuō)明書測(cè)定上清液中羥脯氨酸在550 nm處的吸光度值(A值)，并根據(jù)公式計(jì)算羥脯氨酸含量，最后通過(guò)測(cè)羥脯氨酸含量得出膠原蛋白濃度。

2.4ALD對(duì)CFBs p-ERK蛋白表達(dá)的影響 實(shí)驗(yàn)共分2組，每組重復(fù)3次，取平均數(shù)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。(1)含1%胎牛血清細(xì)胞對(duì)照組：含有DMEM的培養(yǎng)液； (2)ALD組：培養(yǎng)液中加入10-6mol/L ALD，分別在不同時(shí)點(diǎn)(5 min、10 min、30 min)吸棄上清，從培養(yǎng)板上刮取細(xì)胞，放入1.5 mL試管中，考馬斯亮藍(lán)法進(jìn)行蛋白定量，行SDS-PAGE電泳，每孔上樣量100 μg蛋白。轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜(NC模)后，用含5%脫脂奶粉的TBS[20 mmol/L Tris-HCl(pH7.5)、0.05% Tween 20、0.6%NaCl]室溫下封閉1 h；羊抗大鼠p-ERK單克隆抗體、兔抗大鼠ERK單克隆抗體4 ℃孵育4 h；TBS洗脫3次后，分別加Ⅱ抗(辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的鼠抗羊多克隆抗體、鼠抗兔多克隆抗體)室溫孵育1 h。TBS洗脫3次。利用化學(xué)發(fā)光法進(jìn)行顯色反應(yīng)。結(jié)果用專業(yè)軟件NIH ImageJ分析灰度值定量。

2.5檢測(cè)IMD1-53對(duì)ALD誘導(dǎo)CFBs p-ERK蛋白表達(dá)的影響 實(shí)驗(yàn)共分4組，每組重復(fù)3孔，取平均數(shù)。(1)細(xì)胞對(duì)照組：含有DMEM的培養(yǎng)液； (2)IMD1-53組：培養(yǎng)液中加入10-7mol/L IMD1-53； (3)ALD組：培養(yǎng)液中加入10-6mol/L ALD； (4)(10-7mol/L)IMD1-53+(10-6mol/L) ALD組：培養(yǎng)液中分別同時(shí)加入10-7mol/L IMD1-53和10-6mol/L ALD，首先加入IMD1-53孵育10 min，再加入ALD共同孵育10 min，刮取細(xì)胞放入Appendorf管中，進(jìn)行蛋白定量，Western blotting方法檢測(cè)CFBs p-ERK蛋白的表達(dá)。

3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

1ALD對(duì)CFBs活性的影響

與含1%胎牛血清組比較，10%胎牛血清組細(xì)胞活性值顯著升高(Plt;0.01)，說(shuō)明10%胎牛血清組能夠明顯促進(jìn)CFBs增殖；不同濃度(10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L)的ALD均能提高CFBs的活性，顯著高于對(duì)照組(Plt;0.01，Plt;0.05)；10-6mol/L ALD促進(jìn)CFBs增殖水平與10%胎牛血清組比較無(wú)顯著差異，見(jiàn)圖1。結(jié)果顯示，ALD呈濃度依賴性地促進(jìn)CFBs的增殖。

Figure 1. The viability of CFBs induced by ALD±s.n=3.*Plt;0.05,**Plt;0.01 vs control (without treatment).

2IMD1-53對(duì)ALD誘導(dǎo)CFBs膠原蛋白合成的影響

與含1%血清對(duì)照組比較，CFBs在10-6mol/L ALD的作用下羥脯氨酸含量明顯升高(Plt;0.01)，說(shuō)明10-6mol/L ALD可顯著促進(jìn)CFBs的膠原蛋白合成。CFBs在10-6mol/L ALD的作用下分別加入濃度為10-9mol/L IMD1-53、10-8mol/L IMD1-53、10-7mol/L IMD1-53后，與10-6mol/L ALD組比較，羥脯氨酸含量呈濃度依賴性下降(Plt;0.01，Plt;0.05)，見(jiàn)圖2。結(jié)果顯示，IMD1-53呈濃度依賴性地抑制ALD誘導(dǎo)CFBs膠原蛋白合成。

3ALD對(duì)CFBs的ERK磷酸化激活的影響

ALD作用CFBs 5 min、10 min和30 min時(shí)與對(duì)照組比較p-ERK蛋白表達(dá)均有顯著差異(Plt;0.01)。且在10 min時(shí)達(dá)最高值，見(jiàn)圖3。結(jié)果顯示，ALD對(duì)CFBs的ERK磷酸化激活在10 min之內(nèi)逐漸增強(qiáng)，之后又逐漸下降。

4IMD1-53對(duì)ALD誘導(dǎo)CFBs的p-ERK蛋白表達(dá)的作用

ALD組的p-ERK蛋白表達(dá)量與對(duì)照組比較明顯升高(Plt;0.05)，ALD+IMD組蛋白表達(dá)量與ALD比較明顯降低 (Plt;0.05),見(jiàn)圖4。結(jié)果顯示，IMD1-53明顯抑制ALD誘導(dǎo)CFBs的p-ERK蛋白的表達(dá)。

Figure 2. Effect of IMD1-53 on ALD-induced collagen synthesis in cultured CFBs. Intracellular collagen level was measured by measuring hydroxyproline in the supernatants. ±s.n=3.**Plt;0.01 vs control(without treatment);#Plt;0.05,##Plt;0.01 vs ALD (10-6 mol/L) alone.

Figure 3. Expression of p-ERK protein in rat CFBs±s.n=3.*Plt;0.05,**Plt;0.01 vs control.

Figure 4. Expression of p-ERK protein in rat CFBs±s.n=3.**Plt;0.01 vs A group；#Plt;0.05 vs B group.

討 論

心肌重構(gòu)(包括心肌細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu))是心力衰竭的主要病理基礎(chǔ)，心肌損傷后，大量細(xì)胞因子參與了修復(fù)重構(gòu)過(guò)程[5，6]，而心肌纖維化是心肌重構(gòu)的重要形成原因[7]。隨著我國(guó)冠心病、心肌梗死、高血壓等發(fā)病率的上升，心肌肥厚以及心肌間質(zhì)纖維化的發(fā)生也在增多，因此阻止或逆轉(zhuǎn)纖維化是延緩心力衰竭，減少心律失常發(fā)生的重要手段。

已有的研究發(fā)現(xiàn)IMD具有明顯舒張血管、降低血壓、加快心率作用[8]；對(duì)缺血/再灌注誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡具有保護(hù)作用[9]；具有調(diào)節(jié)新生大鼠肥大心肌細(xì)胞的作用[10]；對(duì)離體大鼠的心臟具有正性肌力和增加冠脈流量的作用[4]；對(duì)腎性高血壓大鼠[11]和腎衰竭大鼠[12]也具有調(diào)節(jié)作用。Smith等[13]發(fā)現(xiàn)IMD通過(guò)ERK、Akt/NOS/NO及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及其受體(vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)信號(hào)通路促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)。Albertin等[14]發(fā)現(xiàn)IMD不僅可通過(guò)降鈣素受體樣受體/受體活性修飾蛋白(calcitonin receptor-like receptor/receptor activity-modifying proteins,CLR/RAMPs)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子釋放，而且還可通過(guò)反式激活血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體系統(tǒng)來(lái)誘導(dǎo)人體血管內(nèi)皮細(xì)胞的促血管生成反應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ALD明顯刺激細(xì)胞增殖，IMD1-53對(duì)基礎(chǔ)狀態(tài)下的CFBs無(wú)明顯抑制作用。在ALD作用的情況下，IMD1-53呈濃度依賴性抑制ALD刺激的CFBs增殖，提示IMD1-53可作為心肌纖維化的抑制因子，以對(duì)抗心肌纖維化形成過(guò)程中刺激因子的作用，且具有濃度依賴效應(yīng)。

ERK通路是MAPK途徑中最經(jīng)典、研究最透徹的通路，該通路是多種促增殖信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的節(jié)點(diǎn)和共同通路。在本實(shí)驗(yàn)中IMD1-53改善了ALD誘導(dǎo)的CFBs增殖和膠原合成，但I(xiàn)MD1-53的這種作用是通過(guò)何種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制目前尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在ALD刺激下，CFBs中p-ERK的表達(dá)明顯高于對(duì)照組，且在ALD作用10 min時(shí)p-ERK表達(dá)最強(qiáng)，而CFBs中ERK的表達(dá)未見(jiàn)變化。提示ALD誘導(dǎo)的CFBs增殖是通過(guò)ERK的磷酸化而實(shí)現(xiàn)的。在以10-7mol/L IMD濃度預(yù)先干預(yù)下，再加入ALD共同作用后，p-ERK的表達(dá)呈下降趨勢(shì)；而ERK的表達(dá)在各組中均未見(jiàn)變化，由此可知抑制ERK的磷酸化是IMD抑制ALD誘導(dǎo)的CFBs增殖和膠原合成的信號(hào)通路之一，即是逆轉(zhuǎn)心肌纖維化的分子生物學(xué)機(jī)制。IMD在血管內(nèi)皮細(xì)胞中可誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和血管形成，這些作用又可通過(guò)抑制ERK等信號(hào)通路而被阻止[13]?？傊@些結(jié)果顯示IMD可以通過(guò)抑制ERK的磷酸化來(lái)抑制心肌成纖維細(xì)胞增殖，而在血管內(nèi)皮細(xì)胞中IMD可通過(guò)ERK信號(hào)通路加強(qiáng)血管再生。

綜上所述，IMD1-53可呈濃度依賴性地抑制ALD誘導(dǎo)的CFBs的增殖，IMD1-53可以通過(guò)下調(diào)p-ERK表達(dá)抑制ALD誘導(dǎo)的CFBs增殖，從而減緩心肌纖維化。

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成年小鼠海馬齒狀回存在有別于室管膜區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞的定向祖細(xì)胞種群

目前關(guān)于在成年哺乳動(dòng)物海馬區(qū)是否存在神經(jīng)干細(xì)胞仍存在爭(zhēng)論。同源細(xì)胞集落形成測(cè)定可觀察單細(xì)胞發(fā)展成具有干細(xì)胞自我更新功能和多潛能的細(xì)胞的過(guò)程。在體外實(shí)驗(yàn)中，加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)來(lái)自成年小鼠側(cè)腦室室管膜下區(qū)(SEZ)的單細(xì)胞可形成大量具有自我更新與多潛能的細(xì)胞集落，但來(lái)自成年小鼠海馬區(qū)齒狀回(DG)的單細(xì)胞則產(chǎn)生較少、無(wú)自我更新能力及僅單向發(fā)展的集落。在DG結(jié)構(gòu)形成之前，能分離到具有長(zhǎng)期自我更新與多潛能的集落的區(qū)域僅存在于早期胚胎的海馬。未見(jiàn)祖細(xì)胞從后生的SEZ向新形成的DG亞粒狀區(qū)域移動(dòng)。體外實(shí)驗(yàn)中成熟的DG集落來(lái)源于胚胎期的海馬原基。有關(guān)胚胎海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞隨著器官年齡增加而發(fā)生特性改變這一模型也得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。當(dāng)用成年小鼠DG 球狀體細(xì)胞與胚胎腦組織切片共同培養(yǎng)，可使DG 球狀體細(xì)胞的自我更新功能(而不是多潛能的功能)得以恢復(fù)，該功能在撤除共培養(yǎng)的胚胎腦組織切片后仍能維持?jǐn)?shù)代。用成年小鼠克隆的DG 球狀體細(xì)胞種植于胚胎腦組織切片或移植入新生鼠腦內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)元，培養(yǎng)分離的小集落產(chǎn)生的神經(jīng)元比體外實(shí)驗(yàn)中用球狀體集落產(chǎn)生的神經(jīng)元的數(shù)量大約多十倍，可能是在成年小鼠體內(nèi)有維持神經(jīng)發(fā)生功能的緣故。同時(shí)，在用微解剖和單細(xì)胞培養(yǎng)的體外實(shí)驗(yàn)中，DG神經(jīng)前體細(xì)胞從胚胎到成年的集落形成測(cè)定發(fā)現(xiàn)，DG集落逐漸失去多潛能及自我更新能力，直至成年神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)，即DG神經(jīng)前體細(xì)胞不是神經(jīng)干細(xì)胞，有別于室管膜下區(qū)(SEZ)的神經(jīng)干細(xì)胞。作者推測(cè)成年小鼠海馬區(qū)分別存神經(jīng)膠質(zhì)集落與神經(jīng)元集落，在觀察成年海馬區(qū)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增殖時(shí)應(yīng)將神經(jīng)膠質(zhì)集落與神經(jīng)元集落分開(kāi)培養(yǎng)。

Stem Cells, 2011, 29(9):1448-1458(李學(xué)敏)

Effectofintermedin1-53onaldosterone-inducedcardiacfibroblastproliferation

XUE Li-hua1, LIANG Ying1, SONG Jun-qiu2, QI Yong-fen2, JIA Yue-xia1

(1DepartmentofPathophysiology,SchoolofBasicMedicalSciences，NingxiaMedicalUniversity,Yinchuan750004,China;2DepartmentofPhysiologyandPathophysiology,PekingUniversityHealthScienceCenter,Beijing100083,China.E-mail:jiayuexia@163.com)

AIM: To investigate the roles of intermedin1-53(IMD1-53) and exteracellular signal-regulated kinase (ERK) signal pathway in the proliferation of rat cardiac fibroblasts (CFBs).METHODSIsolated and cultured CFBs from new born SD rats were randomly divided into control group, aldosterone (ALD) groups (at different concentrations) and ALD+IMD groups (IMD at different concentrations). The viability of CFBs was determined by MTT assay. Western blotting was used to observe the effect of IMD on ALD-induced ERK phosphorylation.RESULTSIMD1-53had no significant effect on the proliferation of CFBs in basal state, but inhibited the CFBs growth stimulated by ALD in a concentration (10-9～10-7mol/L)-dependent manner. IMD1-53also inhibited ERK phosphorylation stimulated by ALD in a concentration (10-9～10-7mol/L)-dependent manner.CONCLUSIONIMD1-53inhibits the proliferation of CFBs by ERK signal pathway.

Intermedin1-53; Cardiac fibroblast; Aldosterone; ERK pathway

1000-4718(2011)11-2056-05

R363

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2011.11.002

2010-12-17

2011-09-13

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (No. 30860372)

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