Wnt3a通過整合素連接激酶調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞遷移和黏附*

吳校林,朱 銳,李 彬,劉文衛(wèi),周 青,趙玉勤

(湖北文理學(xué)院附屬襄陽市中心醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北襄陽 441000)

論著·基礎(chǔ)研究

Wnt3a通過整合素連接激酶調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞遷移和黏附*

吳校林,朱 銳△,李 彬,劉文衛(wèi),周 青,趙玉勤

(湖北文理學(xué)院附屬襄陽市中心醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北襄陽 441000)

目的探討重組Wnt3a蛋白對大鼠血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)遷移和黏附的影響及相關(guān)機(jī)制。方法原代培養(yǎng)大鼠VSMCs，實驗分為Wnt3a組和對照組，通過Transwell實驗檢測VSMCs的遷移能力，細(xì)胞基質(zhì)黏附實驗檢測VSMCs黏附細(xì)胞外基質(zhì)的能力，Western blot檢測VSMCs中β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、磷酸化β-catenin(Ser675)、糖原合成激酶3β(GSK-3β)，磷酸化GSK-3β(Ser9)、整合素連接激酶(ILK)的蛋白表達(dá)水平。結(jié)果Wnt3a組中VSMCs遷移的數(shù)量明顯高于對照組(P<0.05)。與對照組相比，Wnt3a組中VSMCs黏附于膠原Ⅰ的數(shù)量和光密度值均顯著增加(P<0.05)，且Wnt3a組中磷酸化β-catenin(Ser675)、磷酸化GSK-3β(Ser9)和ILK蛋白的表達(dá)水平均顯著上調(diào)(P<0.05)。結(jié)論Wnt3a可以通過ILK調(diào)節(jié)VSMCs遷移和黏附。

Wnt蛋白質(zhì)類；肌,平滑,血管；細(xì)胞運動；細(xì)胞黏附；蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶

Wnt蛋白通過分泌作用與位于細(xì)胞膜上的受體相結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)信號通路，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，控制細(xì)胞的生理行為和生物進(jìn)程，包括細(xì)胞黏附、遷移、分化、增殖、極性與凋亡等[1]。Wnt信號傳導(dǎo)通路分為經(jīng)典Wnt信號通路和非經(jīng)典Wnt信號通路，其中經(jīng)典Wnt信號通路，即Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)通路是Wnt信號中研究最清楚的一條通路，在整個進(jìn)化過程中高度保守，Wnt3a可以激活經(jīng)典Wnt信號通路。當(dāng)經(jīng)典Wnt信號通路活化時，Wnt與受體Fzd結(jié)合，引起β-catenin在細(xì)胞內(nèi)累積，并進(jìn)入細(xì)胞核與淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子、T細(xì)胞因子形成復(fù)合物，激活下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[1-3]。β-catenin的活性也受到整合素連接激酶(integrin-linked kinase,ILK)的調(diào)節(jié)，ILK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，它可以與胞質(zhì)區(qū)的β1和β3整合素結(jié)合，控制細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞骨架的連接，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和黏附[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)ILK磷酸化后可以促進(jìn)β-catenin核易位并與淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子形成復(fù)合物[6]。本研究采用重組Wnt3a蛋白激活Wnt/β-catenin通路，觀察其對大鼠血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)遷移和黏附的影響并探討相關(guān)的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1材料與試劑 Sprague-Dawley 雄性大鼠購自武漢大學(xué)動物實驗中心，體質(zhì)量100～150 g，許可證號SCXK(鄂)2008-0004。重組Wnt3a蛋白購自美國R&D公司，抗β-catenin和磷酸化β-catenin(Ser675)抗體均購自美國Cell Signaling公司，抗糖原合酶激酶3β(GSK-3β)，磷酸化GSK-3β(Ser9)和α肌動蛋白(α-actin)抗體均購自美國Santa Cruz公司，膠原Ⅰ和抗ILK抗體購自美國Sigma公司，相關(guān)二抗購自武漢博士德生物工程有限公司。DMEM培養(yǎng)液、胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)購自美國HyClone公司。Transwell小室購自美國Corning公司。

1.2方法

1.2.1VSMCs原代培養(yǎng) 無菌條件下分離Sprague-Dawley大鼠胸主動脈，小心去除外膜和內(nèi)膜，將中層平滑肌切成1 mm2左右的組織塊，用含20% FBS的DMEM培養(yǎng)液行組織塊貼壁法原代培養(yǎng)VSMCs；在37 ℃、5% CO2條件下靜置培養(yǎng)，3 d后更換培養(yǎng)液。待單層細(xì)胞覆蓋細(xì)胞培養(yǎng)皿約80%時，取出組織塊進(jìn)行傳代。用0.25%胰蛋白酶消化細(xì)胞，含10% FBS、2 mmol/L谷氨酰胺、100 μg/mL鏈霉素、100 U/mL青霉素的DMEM培養(yǎng)液行傳代培養(yǎng)。實驗采用融合度90%左右的第3～4代VSMCs。細(xì)胞鑒定采用α-actin免疫熒光染色。實驗分兩組，對照組[無菌磷酸鹽緩沖液(PBS)處理]和Wbt3a組(終濃度為100 ng/mL的重組Wnt3a處理)。

A:對照組；B：Wnt3a組；C:Transwell實驗分析圖；a:P<0.05，與對照組比較

圖1 Transwen實驗檢測Wnt3a對VSMCs遷移能力的影響

1.2.2Transwell檢測 采用Transwell小室法檢測VSMCs遷移，在24孔培養(yǎng)板插入直徑6.5 mm、硝酸纖維素濾膜孔徑為8 μm的小室，上室加入無血清培養(yǎng)液的VSMCs(3×105個/mL) 100 μL，下室加入含10% FBS的培養(yǎng)液600 μL，于培養(yǎng)箱中作用24 h后取出濾膜，棉簽小心去除上層未遷移細(xì)胞，常溫下無水甲醇固定20 min，0.1%結(jié)晶紫染色15 min，雙蒸水沖洗后，取下濾膜，下室朝上于顯微鏡下照相。每組設(shè)4個小室，每個濾膜上選擇5個視野計數(shù)取平均值，實驗重復(fù)3次。

1.2.3細(xì)胞基質(zhì)黏附檢測 96孔板包被膠原Ⅰ(20 μg/mL)，在4 ℃下過夜，PBS沖洗后用1%牛血清清蛋白(BSA)在室溫下阻斷1 h，再用無血清的DMEM培養(yǎng)基沖洗，每孔接種3×104個VSMCs，37 ℃孵育1 h，PBS沖洗后，4%多聚甲醛室溫下固定30 min,0.5%甲苯胺藍(lán)染色15 min,雙蒸水沖洗后在顯微鏡下照相，每孔隨機(jī)選取5個視野并計數(shù)。最后經(jīng)1%十二烷基硫酸鈉(SDS)裂解細(xì)胞后，酶標(biāo)儀(Infinite M200 Pro)590 nm測光密度(optical density,OD)值。

1.2.4Western blot分析 VSMCs用100 ng/mL的重組Wnt3a蛋白或無菌PBS處理3 d后收集VSMCs，加入含苯甲基磺酰(PMSF)的RIPA裂解液，冰上放置30 min，4 ℃下12 000 r/min 離心40 min，取上清。以BSA為標(biāo)準(zhǔn)，用Bradford比色法對上清進(jìn)行蛋白定量。取20 μg蛋白樣品，10% SDS-聚丙烯酰胺凝膠(PAGE)電泳，100 V轉(zhuǎn)移約1 h，溴酚藍(lán)到達(dá)分離膠的底端即可停止電泳。再將蛋白電泳轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素薄膜(PVDE)上，放入封閉液中37 ℃封閉1 h；加入抗β-catenin、磷酸化β-catenin(Ser675)、GSK-3β，磷酸化GSK-3β(Ser9)、ILK抗體，4 ℃過夜，反復(fù)洗膜后，將膜與二抗孵育，室溫輕搖1 h，洗膜后采用增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光檢測系統(tǒng)進(jìn)行觀察。

2 結(jié) 果

2.1Wnt3a促進(jìn)VSMCs遷移 Transwell實驗顯示W(wǎng)nt3a組VSMCs遷移的數(shù)量明顯高于對照組(P<0.05)，提示W(wǎng)nt3a刺激后可以顯著增加VSMCs的遷移能力，見圖1。

2.2細(xì)胞基質(zhì)黏附檢測 結(jié)果顯示W(wǎng)nt3a組中VSMCs黏附于膠原Ⅰ的數(shù)量較對照組明顯增加(P<0.05)。另外，Wnt3a組的OD值也明顯增加(P<0.05)，見圖2。提示W(wǎng)nt3a具有提高VSMCs黏附膠原Ⅰ的能力。

2.3Western blot分析結(jié)果 為了檢測Wnt3a影響VSMCs遷移和黏附的相關(guān)機(jī)制，筆者使用Western blot技術(shù)檢測VSMCs中β-catenin，磷酸化β-catenin(Ser-G75)，GSK- 3β、磷酸化GSK-3β(Ser)和ILK蛋白水平的表達(dá)。結(jié)果顯示使用Wnt3a蛋白刺激后，VSMCs中磷酸化β-catenin(Ser675)、磷酸化GSK-3β(Ser9)和ILK蛋白的表達(dá)水平均顯著上調(diào)(P<0.05)，但是兩組中總的β-catenin和總的GSK-3β的蛋白水平表達(dá)沒有明顯變化(P>0.05)，見圖3。

A:對照組；B：Wnt3a組；C：細(xì)胞黏附實驗分析圖(細(xì)胞計數(shù))，D:細(xì)胞黏附實驗分析圖(OD值)；a:P<0.05，與對照組比較

圖2兩組大鼠VSMCs基質(zhì)黏附能力比較

A:Western blot;B:Western blot分析圖

圖3兩組VSMCs細(xì)胞中Wnt相關(guān)蛋白表達(dá)水平比較

3 討 論

目前研究發(fā)現(xiàn)Wnt信號傳導(dǎo)通路可以經(jīng)下游信號調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)并影響細(xì)胞遷移和黏附，一些Wnt信號通路分子是調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和黏附的重要成分。β-catenin是經(jīng)典的Wnt信號通路必不可少的調(diào)節(jié)蛋白[7-9]。Wnt3a是Wnt家族研究較多的成員之一，它可以激活經(jīng)典的Wnt信號通路并誘導(dǎo)細(xì)胞增殖[6]，但Wnt3a對細(xì)胞遷移和黏附的影響還未進(jìn)一步闡明。激活的Wnt/β-catenin信號可以被GSK-3β抑制，GSK-3β使β-catenin N末端磷酸化導(dǎo)致β-catenin降解。但是當(dāng)β-catenin C末端Ser675位點磷酸化時卻可以激活β-catenin，使β-catenin更易進(jìn)入細(xì)胞核與淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子、T細(xì)胞因子結(jié)合增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性[10-12]。本研究發(fā)現(xiàn)重組的Wnt3a蛋白刺激大鼠VSMCs后可以增強(qiáng)β-catenin Ser675位點和GSK-3β Ser9(抑制GSK-3β的活性)位點的磷酸化，提示W(wǎng)nt3a刺激可以激活Wnt/β-catenin信號通路。

VSMCs遷移和增殖可以導(dǎo)致?lián)p傷的動脈內(nèi)膜增生引起動脈粥樣硬化加重和血管內(nèi)再狹窄。這一系列過程受到細(xì)胞外基質(zhì)、黏附分子及細(xì)胞表面的整合素家族等許多蛋白及信號通路的調(diào)節(jié)[9,12]。ILK是整合素受體下游信號一個重要的分子，它可以通過磷酸化使GSK-3β失活，GSK-3β失活又可以導(dǎo)致Wnt信號傳導(dǎo)通路靶基因的激活，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化及存活。ILK還可以作為分子橋接蛋白與整合素結(jié)合，調(diào)節(jié)肌動蛋白和細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，影響細(xì)胞遷移和黏附[13-16]。研究還發(fā)現(xiàn)ILK可以通過磷酸化使GSK-3β失活，促進(jìn)β-catenin核易位并激活經(jīng)典的Wnt信號通路[14-17]。本研究在大鼠VSMCs中研究發(fā)現(xiàn)Wnt3a不僅可以激活經(jīng)典的Wnt信號通路，還可以增加ILK蛋白水平的表達(dá)，并促進(jìn)VSMCs遷移和黏附，提示W(wǎng)nt3a可以通過ILK調(diào)節(jié)VSMCs遷移和黏附。

本研究得出Wnt3a可以通過ILK調(diào)節(jié)VSMCs遷移和黏附，這有可能成為治療血管疾病和評估預(yù)后一個重要的靶點，然而，血管疾病的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜并涉及許多信號傳導(dǎo)通路，將來還應(yīng)該在其他的細(xì)胞中和動物模型中進(jìn)一步探討Wnt3a信號及ILK的機(jī)制和作用。

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Wnt3aregulatesmigrationandadhesionofvascularsmoothmuscularcellsviaintegrin-linkedkinase*

WuXiaolin,ZhuRui△,LiBin,LiuWenwei,ZhouQing,ZhaoYuqin

(DepartmentofCardiology,XiangyangMunicipalCentralHospitalAffiliatedtoHubeiUniversityofArtsandScience,Xiangyang,Hubei441000,China)

ObjectiveTo investigate the effects and related mechanism of recombinant Wnt3a protein on vascular smooth muscle cells(VSMCs) migration and adhesion.MethodsPrimary rat VSMCs were cultured.The experiment was divided into the Wnt3a group and control group.The VSMC migration ability was detected by Transwell experiment.And the ability of VSMC adhesion to extracelluar matrix was detected by the celluar matrix adhesion assay.The protein expression levels of β-catenin,phosphor-β-catenin (Ser675),GSK-3β,phosphor-GSK-3β(Ser9) and integrin-linked kinase(ILK) in VSMCs were detected by Western blot and analyzed.ResultsThe number of VSMCs migration in the Wnt3a group was significantly higher than that in the control group (P<0.05).Compared with the control group,the number of VSMCs adhesion to collagen Ⅰ and the optical density value in the Wnt3a group were significantly increased (P<0.05),and the protein expression levels of β-catenin,Ser675,GSK-3β,Ser9 and ILK in the Wnt3a group were significantly up-regulated (P<0.05).ConclusionWnt3a can regulate VSMCs migration and adhesion by ILK.

] Wnt proteins;muscle,smooth,vascular;cell movement;cell adhesion;protein-serine-threonine kinases

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.36.004

湖北省自然科學(xué)基金青年項目(2016CFB344)。

吳校林(1982-)，博士，主治醫(yī)師，主要從事冠心病相關(guān)機(jī)制的研究?！?/p>

，E-mail:zhurui@medmail.com.cn。

R346

A

1671-8348(2017)36-5049-03

2017-08-18

2017-09-26)