左卡尼汀通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激ATF6通路抑制高糖誘導(dǎo)的HAECs凋亡*

高宏民， 李尚儉， 朱火蘭， 楊 瑜, 3， 劉仲偉△

(1陜西省大荔縣醫(yī)院心血管內(nèi)科， 陜西 大荔 715100； 2陜西省人民醫(yī)院心血管內(nèi)科， 3西安醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系， 陜西 西安 710000)

左卡尼汀通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激ATF6通路抑制高糖誘導(dǎo)的HAECs凋亡*

高宏民1， 李尚儉2， 朱火蘭2， 楊 瑜2, 3， 劉仲偉2△

(1陜西省大荔縣醫(yī)院心血管內(nèi)科， 陜西 大荔 715100；2陜西省人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，3西安醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系， 陜西 西安 710000)

目的： 探討左卡尼汀對(duì)高糖誘導(dǎo)的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAECs)凋亡的影響及相關(guān)分子機(jī)制。方法: 以高糖培養(yǎng)基培養(yǎng)HAECs并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡，同時(shí)以不同濃度(50、100和200 μmol/L)的左卡尼汀對(duì)HAECs進(jìn)行處理。以MTT法對(duì)細(xì)胞活力進(jìn)行檢測(cè)；Hoechst 33258染色及流式細(xì)胞術(shù)評(píng)估細(xì)胞凋亡情況；比色法對(duì)HAECs的caspase-3活性進(jìn)行檢測(cè)；Western blot法對(duì)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路蛋白及磷酸化水平進(jìn)行分析。結(jié)果: 高糖培養(yǎng)誘導(dǎo)HAECs產(chǎn)生凋亡并顯著抑制細(xì)胞活力。高糖培養(yǎng)的HAECs中產(chǎn)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，其蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)、肌醇需酶1(IRE1)及活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)信號(hào)通路均被顯著激活，能夠通過(guò)下游caspase-4/3級(jí)聯(lián)瀑布反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。然而，左卡尼汀能夠顯著減少高糖誘導(dǎo)的HAECs細(xì)胞凋亡，使細(xì)胞存活率升高，且呈現(xiàn)出濃度依賴性。左卡尼汀可顯著降低高糖培養(yǎng)HAECs誘發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，通過(guò)下調(diào)位點(diǎn)1蛋白酶(S1P)及位點(diǎn)2蛋白酶(S2P)表達(dá)降低其對(duì)ATF6剪切形成的促凋亡因子ATF6 p50的水平；而左卡尼汀并未對(duì)PERK及IRE1信號(hào)通路活性表現(xiàn)出抑制作用。結(jié)論: 左卡尼汀能夠抑制高糖對(duì)HAECs凋亡的誘導(dǎo)作用，其作用機(jī)制可能為抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的ATF6信號(hào)通路。

左卡尼?。?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激； 活化轉(zhuǎn)錄因子6； 細(xì)胞凋亡； 人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一種常見的代謝紊亂綜合征，以碳水化合物代謝顯著障礙為基礎(chǔ)，表現(xiàn)為血糖異常升高的一組綜合征。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者中動(dòng)脈粥樣硬化(artherosclerosis，AS)的發(fā)生率顯著升高，其中冠心病的發(fā)生率為非糖尿病患者的4倍以上。因此，糖尿病被認(rèn)為是AS的等危癥[1]。許多直接或間接的病理因素參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展，糖尿病致AS的發(fā)病機(jī)制也非常復(fù)雜[2]。但目前普遍認(rèn)為，血糖代謝異常相關(guān)一系列病理因子，如氧化應(yīng)激、晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)以及炎癥因子等造成的血管內(nèi)皮損傷在AS發(fā)病中扮演重要的角色[3]。

內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，ECs)是血管內(nèi)壁的單層細(xì)胞，是維持血管結(jié)構(gòu)與功能完整的重要成分。ECs的凋亡與AS密切相關(guān)。研究表明，ECs損傷既是AS形成的始動(dòng)因素，也參與了斑塊形成、斑塊侵蝕、斑塊破裂以及血栓形成等過(guò)程。同樣，血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡也參與了糖尿病大血管及微血管并發(fā)癥的發(fā)病過(guò)程[4]。細(xì)胞凋亡又被稱為細(xì)胞程序化死亡，目前認(rèn)為主要由3條信號(hào)通路介導(dǎo)，即死亡受體途徑、線粒體途徑以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑。近期的一些研究顯示，糖尿病時(shí)的高血糖環(huán)境可通過(guò)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑介導(dǎo)細(xì)胞凋亡[5]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)是真核細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器之一，是細(xì)胞蛋白質(zhì)成熟、類固醇合成以及鈣調(diào)控的主要場(chǎng)所。當(dāng)細(xì)胞遭受病理因素作用時(shí)，引起大量未折疊及錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)聚集，可通過(guò)未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)而誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。其3條信號(hào)通路，即蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase，PERK)、肌醇需酶1(inositol-requiring enzyme-1，IRE1)及活化轉(zhuǎn)錄因子6(activating transcription factor 6，ATF6)均可將應(yīng)激信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein homology protein，CHOP)，后者可通過(guò)caspase-4的活化激活caspase瀑布級(jí)聯(lián)反應(yīng)而誘發(fā)細(xì)胞凋亡[6]。

左卡尼汀(L-carnitine，LCa)已在心血管疾病的臨床實(shí)踐中廣泛使用，是一種協(xié)助細(xì)胞脂肪酸代謝產(chǎn)生能量的小分子量物質(zhì)。左卡尼汀能夠協(xié)助長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)入線粒體，并可清除線粒體內(nèi)毒性脂肪酸代謝產(chǎn)物。研究表明，左卡尼汀能夠顯著改善心肌細(xì)胞缺氧、清除氧自由基并減少心肌細(xì)胞凋亡[7]。近期的一些研究表明，左卡尼汀的心血管保護(hù)作用可能與其影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)[8]，但具體機(jī)制尚不完全清楚，且左卡尼汀對(duì)糖尿病血管內(nèi)皮的保護(hù)作用仍少見報(bào)道。本研究擬以高糖處理人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(human aortic endothelial cells，HAECs)誘發(fā)細(xì)胞凋亡，深入探討左卡尼汀對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞是否具有保護(hù)作用及其機(jī)制是否涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。

材 料 和 方 法

1 實(shí)驗(yàn)材料

HAECs來(lái)源于ATCC；RPMI-1640培養(yǎng)基和胎牛血清購(gòu)自Invitrogen；左卡尼汀、青霉素/鏈霉素混合液、四氮噻唑藍(lán)(MTT)試劑盒和二甲基亞砜(DMSO)購(gòu)自Sigma-Aldrich；Hoechst染色試劑盒、caspase-3活性檢測(cè)試劑盒(比色法)和蛋白抽提試劑盒購(gòu)自Beyotime；Annexin V-APC/PI雙染細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自凱基生物公司；RIPA裂解液購(gòu)自Santa Curz；葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose-regulated protein 78，GRP78)抗體、caspase-4剪切體(cleaved caspase-4)抗體、caspase-3剪切體(cleaved caspase-3)抗體及GAPDH抗體購(gòu)自Abcam；IRE1抗體、磷酸化IRE1(p-IRE1)抗體、PERK抗體、磷酸化PERK(p-PERK)抗體、位點(diǎn)1蛋白酶(site-1 protease，S1P)抗體、位點(diǎn)2蛋白酶(site-2 protease，S2P)抗體和ATF6剪切體(ATF6 p50)抗體購(gòu)自CST；Super Signal West Pico化學(xué)發(fā)光試劑購(gòu)自Thermo。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 細(xì)胞培養(yǎng)與處理 HAECs復(fù)蘇后以2×108/L濃度接種于培養(yǎng)瓶中，以RPMI-1640培養(yǎng)基、10%胎牛血清及抗生素(青霉素/鏈霉素)配制的細(xì)胞培養(yǎng)液在37 ℃、飽和濕度及5% CO2環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)。每2～3 d換液1次，取2～4代處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HAECs進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。按照不同處理方式，將上述細(xì)胞分為5組：(1)正常對(duì)照(control)組：以RPMI-1640培養(yǎng)基對(duì)細(xì)胞進(jìn)行對(duì)照干預(yù)；(2)高糖(high glucose，HG)損傷組：細(xì)胞培養(yǎng)液葡萄糖終濃度調(diào)整為30 mmol/L，培養(yǎng)48 h；(3)低劑量(50 μmol/L)左卡尼汀處理組(LCa50組)：以終濃度為50 μmol/L左卡尼汀對(duì)HAECs進(jìn)行處理，再以葡萄糖終濃度為30 mmol/L的細(xì)胞培養(yǎng)液對(duì)HAECs培養(yǎng)48 h；(4)中劑量(100 μmol/L)左卡尼汀處理組(LCa100組)：以終濃度為100 μmol/L左卡尼汀對(duì)HAECs進(jìn)行處理，再以葡萄糖終濃度為30 mmol/L的細(xì)胞培養(yǎng)液對(duì)HAECs培養(yǎng)48 h；(5)高劑量(200 μmol/L)左卡尼汀處理組(LCa200組)：以終濃度為200 μmol/L左卡尼汀對(duì)HAECs進(jìn)行處理，再以葡萄糖終濃度為30 mmol/L的細(xì)胞培養(yǎng)液對(duì)HAECs培養(yǎng)48 h。

2.2 細(xì)胞活力檢測(cè) 采用MTT法對(duì)HAECs的活力進(jìn)行檢測(cè)。收集處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HAECs，接種于96孔細(xì)胞培養(yǎng)板(接種密度1×105/L)。培養(yǎng)24 h細(xì)胞貼壁后，按照2.1中描述的分組處理方法進(jìn)行處理并培養(yǎng)48 h。每孔中加入20 μL 0.5g/L的MTT溶液繼續(xù)培養(yǎng)4 h。小心棄去培養(yǎng)液并在每孔中加入150 μL的DMSO并振蕩20 min待結(jié)晶完全溶解。在酶標(biāo)儀以490 nm為波長(zhǎng)測(cè)定每孔吸光度值。Control組的細(xì)胞活力設(shè)為100%，各組以control為參照。

2.3 細(xì)胞凋亡測(cè)定 采用Hoechst 33258熒光染色HAECs評(píng)估細(xì)胞凋亡。取Hoechst染色試劑盒中固定液孵育細(xì)胞15 min并以PBS洗滌2次，加入Hoechst 33258染色液孵育5 min并以PBS洗滌2次，滴加抗熒光淬滅劑封片，在倒置熒光顯微鏡下以激發(fā)波長(zhǎng)350 nm、發(fā)射波長(zhǎng)460 nm為條件進(jìn)行觀察。正常細(xì)胞核為淡染藍(lán)色，凋亡細(xì)胞核則會(huì)出現(xiàn)致密濃染的藍(lán)色團(tuán)塊。試劑盒使用步驟均參照生產(chǎn)商說(shuō)明書進(jìn)行。同時(shí)，采用流式細(xì)胞術(shù)評(píng)估細(xì)胞凋亡。0.2%胰酶處理后離心收集各組細(xì)胞。以500 μL結(jié)合緩沖液重懸細(xì)胞并調(diào)整細(xì)胞濃度為1×109/L。將100 μL細(xì)胞懸浮液加入5 mL流式管中，以Annexin V-APC/PI雙染法處理樣本后，以流式細(xì)胞儀檢測(cè)。激發(fā)波長(zhǎng)488 nm，在515 nm檢測(cè)FTIC熒光，在560 nm檢測(cè)PI熒光。試劑盒使用步驟均按照生產(chǎn)廠家提供的說(shuō)明書進(jìn)行。

2.4 Caspase-3活性的測(cè)定 采用比色法對(duì)HAECs內(nèi)caspase-3的活性進(jìn)行檢測(cè)。收集各組細(xì)胞，PBS洗滌后以RIPA裂解液裂解細(xì)胞后，4 ℃、20 000×g條件下離心得到細(xì)胞上清液。上清液中加入終濃度為2 mmol/L的Ac-DEVD-pNA，室溫下孵育2 h。在酶標(biāo)儀以405 nm為波長(zhǎng)測(cè)定每孔吸光度值。以control組為參照，各組caspase-3活力均以與control組的比值表示。

2.5 Western blot檢測(cè)蛋白水平 收集各組細(xì)胞并離心，裂解細(xì)胞后，使用蛋白抽提試劑盒獲得蛋白樣本。以BCA法測(cè)定上清液中蛋白濃度。蛋白變性后以SDS-PAGE將蛋白分離，使用Bio-Rad半干轉(zhuǎn)印系統(tǒng)，將蛋白電轉(zhuǎn)印至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜。5%脫脂牛奶封閉后，分別以I 抗(GRP78為1∶2 000，IRE1為1∶1 000，p-IRE1為1∶2 000， PERK為1∶1 000， p-PERK為1∶1 000, S1P為1∶1 000，S2P為1∶500， ATF6 p50為1∶1 000， cleaved caspase-4為1∶1 000，cleaved caspase-3為1∶2 000，GAPDH為1∶5 000)在4 ℃下孵育12 h。TBST洗滌后加入相應(yīng)辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記 II 抗，在室溫下孵育1 h。暗室內(nèi)使用Super Signal West Pico化學(xué)發(fā)光試劑后在X線膠片上曝光。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究使用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 16.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。多組間比較使用單因素方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 左卡尼汀對(duì)高糖培養(yǎng)的HAECs活力的影響

與control組相比，HG組的HAECs活力顯著降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。而使用不同濃度左卡尼汀處理后，可見LCa50組、LCa100組及LCa200組的細(xì)胞活力均較HG組顯著升高，且呈現(xiàn)出濃度依賴性(P<0.05)，見表1。

表1 各組細(xì)胞活力和caspase-3活性變化的比較

Table 1.Comparison of the cell viability and caspase-3 activities in different groups (Mean±SD.n=3)

GroupViability(%)Caspase?3activity(Avalue)Control 100．000．22±0．09HG57．41±10．20?0．61±0．14?LCa5065．24±9．75#0．55±0．10#LCa10078．87±11．35##&0．37±0．08##&LCa20091．30±8．64##△0．29±0．09##△

*P<0.05vscontrol group;#P<0.05,##P<0.01vsHG group;&P<0.05vsLCa50 group;△P<0.05vsLCa100 group.

2 左卡尼汀對(duì)高糖培養(yǎng)的HAECs凋亡的影響

與control組相比，HG組HAECs的凋亡率顯著升高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。以不同濃度左卡尼汀干預(yù)后，與HG組相比，各組HAECs的凋亡率顯著降低，呈濃度依賴性，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見圖1、2。

Figure 1.Hoechst 33258 fluorescence staining of the cells in different groups (×100). Mean±SD.n=3.**P<0.01vscontrol group;#P<0.05,##P<0.01vsHG group;&P<0.05vsLCa50 group;△P<0.05vsLCa100 group.

圖1 各組細(xì)胞Hoechst 33258熒光染色及凋亡率比較

Figure 2.FCM apoptosis detection of the cells in different groups. Mean±SD.n=3.*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsHG group;&P<0.05vsLCa50 group;△P<0.05vsLCa100 group.

圖2 各組細(xì)胞流式細(xì)胞術(shù)凋亡檢測(cè)及凋亡率比較

3 左卡尼汀對(duì)高糖培養(yǎng)HAECs內(nèi)caspase-3活力的影響

與control組相比，HG組的HAECs細(xì)胞內(nèi)caspase-3活性顯著升高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與HG組相比，LCa50組、LCa100組及LCa200組的HAECs內(nèi)caspase-3活性顯著降低，呈濃度依賴性，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

4 左卡尼汀對(duì)高糖培養(yǎng)HAECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激凋亡信號(hào)通路的影響

與control組組相比，HG組HAECs的細(xì)胞內(nèi)GRP78表達(dá)水平，IRE1磷酸化(p-IRE1/IRE)水平、PERK磷酸化(p-PERK/PERK)水平、ATF6 p50表達(dá)水平、S1P表達(dá)水平、S2P表達(dá)水平、CHOP表達(dá)水平、cleaved caspase-4的蛋白水平及cleaved caspase-3的蛋白水平均顯著升高，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。以不同濃度左卡尼汀處理HAECs后，HAECs細(xì)胞內(nèi)的GRP78表達(dá)水平顯著下降(P<0.05)，ATF6 p50的蛋白水平明顯下降(P<0.05)，S1P及S2P的表達(dá)水平明顯下降(P<0.05)，CHOP、cleaved caspase-4及cleaved caspase-3的蛋白水平明顯下降(P<0.05)，且呈現(xiàn)顯著的濃度依賴性(P<0.05)。左卡尼汀處理對(duì)IRE1及PERK的磷酸化水平則無(wú)明顯影響，見圖3、表2。

Figure 3.The protein levels of endoplasmic reticulum stress proteins in the HAECs in different groups determined by Western blot.

圖3 Western blot檢測(cè)各組HAECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路蛋白水平的比較

討 論

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的重要細(xì)胞器之一，執(zhí)行蛋白合成加工、氨基多糖及膽固醇代謝、細(xì)胞鈣信號(hào)等功能。在多種病理生理因素的作用下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能出現(xiàn)障礙，其腔內(nèi)蛋白質(zhì)二硫鍵結(jié)合及氧化還原狀態(tài)的改變會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)無(wú)法折疊或錯(cuò)誤折疊，進(jìn)一步損傷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。此時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可通過(guò)激發(fā)UPR對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)大量堆積的錯(cuò)誤折疊蛋白進(jìn)行處理來(lái)維持細(xì)胞的正常功能。但當(dāng)細(xì)胞遭受的損傷過(guò)重，UPR對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的恢復(fù)無(wú)法代償時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[9]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的信號(hào)主要由3個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激跨膜感受蛋白所介導(dǎo)，即PERK、IRE1與ATF6。正常生理狀態(tài)下，PERK、IRE1及ATF6均與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶GRP78結(jié)合而處于非活化狀態(tài)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)大量堆積錯(cuò)誤折疊蛋白時(shí)，GRP78從上述跨膜分子解離而使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路激活，因此，GRP78表達(dá)水平也被認(rèn)為是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的分子標(biāo)志物[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，使用高糖處理HAECs后，GRP78表達(dá)明顯升高，表明HAECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被活化。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK、IRE1及ATF6信號(hào)通路被激活后，均可使前凋亡因子CHOP表達(dá)升高，后者可通過(guò)激活A(yù)KT通路等途徑對(duì)caspase-4進(jìn)行剪切激活，從而激活caspase-9?；罨腸aspase-9進(jìn)而激活caspase-3誘發(fā)caspase瀑布反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，高糖培養(yǎng)的HAECs中PERK、IRE1及ATF6信號(hào)通路均處于明顯活化狀態(tài)，CHOP表達(dá)升高，其下游的caspase-4/3剪切體水平升高，HAECs細(xì)胞凋亡增多，提示高糖可誘導(dǎo)HAECs通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑發(fā)生細(xì)胞凋亡。

表2 各組HAECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路蛋白表達(dá)相對(duì)水平比較

*P<0.05vscontrol group;#P<0.05vsHG group;&P<0.05vsLCa50 group;△P<0.05vsLCa100 group.

左卡尼汀又名L-β-羥基-γ-三甲氨丁酸，在細(xì)胞能量代謝中起關(guān)鍵的作用，可協(xié)助長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)入線粒體發(fā)生β-氧化。除上述藥理作用以外，近年來(lái)的研究不斷發(fā)現(xiàn)其新的藥理活性，包括抗氧化、抑制細(xì)胞鈣超載以及抗細(xì)胞凋亡等[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的左卡尼汀處理能夠顯著減少caspase-4/3的蛋白水平并抑制高糖誘導(dǎo)的HAECs細(xì)胞凋亡。既往研究表明，左卡尼汀能夠抑制氧化應(yīng)激介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。在正常生理狀態(tài)下，ATF6以酶原(ATF6 p90)儲(chǔ)存于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生后，ATF6 p90轉(zhuǎn)運(yùn)入高爾基體，在S1P及S2P的作用下發(fā)生水解，產(chǎn)生其活性剪切體ATF6 p50并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi)，誘導(dǎo)CHOP等的表達(dá)[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，使用左卡尼汀后，HAECs內(nèi)S1P及S2P表達(dá)水平顯著降低，ATF6剪切體表達(dá)水平顯著降低， CHOP表達(dá)水平降低，細(xì)胞凋亡減少。上述結(jié)果表明左卡尼汀可以通過(guò)降低S1P及S2P水平，抑制ATF6的剪切激活，減少CHOP的表達(dá)，從而抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。同時(shí)，本研究結(jié)果還表明，IRE1及PERK磷酸化水平則未出現(xiàn)顯著變化，說(shuō)明左卡尼汀干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的主要通路為ATF6/CHOP。

由于客觀條件所限，本研究也存在一定的局限性。本研究?jī)H進(jìn)行了體外研究，如果能夠進(jìn)行糖尿病動(dòng)物模型體內(nèi)研究，相信本研究結(jié)論將更有說(shuō)服力；研究發(fā)現(xiàn)左卡尼汀能夠抑制高糖培養(yǎng)對(duì)ATF6剪切激活的促進(jìn)作用，從而抑制凋亡，但未能進(jìn)行反證。若能以病毒載體將ATF6導(dǎo)入細(xì)胞造成高表達(dá)，視其能否減弱左卡尼汀對(duì)凋亡的抑制作用，就能提供ATF6是左卡尼汀作用靶點(diǎn)的更為有力的證據(jù)。本課題組將在后續(xù)研究中做更為深入的探討。本研究的結(jié)果不僅能夠深化我們對(duì)左卡尼汀藥理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，而且為左卡尼汀在糖尿病合并冠心病臨床治療中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯： 陳妙玲， 羅 森)

Inhibitory effects of L-carnitine on high glucose-induced apoptosis of HAECs by suppressing ATF6 signaling

GAO Hong-min1, LI Shang-jian2, ZHU Huo-lan2, YANG Yu2, 3, LIU Zhong-wei2

(1DepartmentofCardiology,DaliCountyHospital,Dali715100,China;2DepartmentofCardiology,ShaanxiProvincialPeople’sHospital,3DepartmentofClinicalMedicine,Xi’anMedicalCollege,Xi’an710000,China.E-mail:liuzhongwei@xjtu.edu.cn)

AIM: To investigate the inhibitory effect of L-carnitine on high glucose-induced apoptosis of human aortic endothelial cells (HAECs) and the molecular mechanisms. METHODS: The apoptosis of HAECs was induced by high-glucose incubation. HAECs were treated with L-carnitine at different concentrations (50, 100 and 200 μmol/L). The cell viability was measured by MTT assay. The cell apoptosis was assessed by Hoechst 33258 staining and flow cytometry. Colorimetric method was employed to detect the caspase-3 activity in the HAECs. The protein expression and phosphorylation levels were determined by Western blot. RESULTS: High-glucose incubation dramatically decreased the cell viability and induced apoptosis. The protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase (PERK), inositol-requiring enzyme-1 (IRE1) and activating transcription factor 6 (ATF6) signaling pathways of endoplasmic reticulum stress were activated to induce cell apoptosis via down-stream caspase-4/3 cascade. However, L-carnitine treatment significantly attenuated the cell apoptosis and increased the cell viability in a concentration-dependent manner. L-carnitine also significantly suppressed endoplasmic reticulum stress and ATF6 signaling in high glucose-incubated HAECs without attenuating PERK and IRE1 signaling. The expression of site-1 protease (S1P) and site-2 protease (S2P) was inhibited by L-carnitine treatment, thus decreasing pro-apoptotic factor ATF6 p50 produced by ATF6 cleavage.CONCLUSION: L-carnitine inhibits high glucose-induced apoptosis of HAECs by inhibiting ATF6 signaling.

L-Carnitine; Endoplasmic reticulum stress; Activating transcription factor 6; Apoptosis; Human aortic endothelial cells

1000- 4718(2017)08- 1449- 06

2017- 01- 03

2017- 03- 15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 81600646)

R587.1； R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2017.08.017

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