載脂蛋白E對低氧誘導小鼠肺動脈平滑肌細胞增殖的影響及其機制*

郝家樂， 徐立聰， 黃天鵬， 余 艷， 王瑤堯， 范小芳， 龔永生， 毛孫忠

(溫州醫(yī)科大學低氧醫(yī)學研究所， 浙江 溫州 325035)

低氧誘導的肺血管平滑肌細胞(pulmonary arterial smooth muscle cell，PASMCs)異常增殖是低氧性肺動脈高壓重要的病理學特征[1]。本課題組最新的研究發(fā)現(xiàn)：低氧誘導肺組織載脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)蛋白表達下調參與小鼠低氧性肺動脈高壓的形成[2]，研究發(fā)現(xiàn)，外源性apoE能抑制血小板源性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF)介導的平滑肌細胞增殖和遷移[3]，尚不清楚apoE是否對低氧誘導的PASMCs增殖具有抑制作用。本實驗在原代培養(yǎng)小鼠PASMCs上，探討外源性apoE對低氧誘導的PASMCs增殖的影響及可能機制，旨在為低氧性肺動脈高壓的發(fā)病及防治機制研究提供實驗資料。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與試劑

SPF級野生型雄性C57BL/6小鼠，由上海斯萊克實驗動物有限責任公司提供，動物許可證號SCXK(滬2017-0063)，apoE(人血漿提取物，Sigma公司)，apoE抗體、鈣調節(jié)蛋白(Calponin)抗體、α肌動蛋白(α-SM actin)抗體、增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)抗體(Abcam公司)，蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)抗體、磷酸化蛋白激酶C(phosphorylated protein kinase C，p-PKC)抗體(Santa Cruz公司)，GADPH(CST公司)，EdU摻入試劑盒(銳博生物有限公司)。

1.2 PASMCs原代培養(yǎng)

采用組織塊貼壁法原代培養(yǎng)小鼠PASMCs[4]：頸椎脫臼法處死小鼠，75%酒精中浸泡5 min。無菌條件下分離肺動脈(含肺動脈主干和左、右肺動脈干)，在外科手術顯微鏡下盡可能徹底剝除肺動脈外膜，然后縱向剪開，用手術刀片輕輕刮除肺動脈內皮，再將肺動脈中膜剪成0.5～1mm3組織塊，以1塊/cm2的密度接種于50 ml培養(yǎng)瓶中，置于37℃、5%CO2孵箱培養(yǎng)。

1.3 PASMCs鑒定

培養(yǎng)好的細胞用抗α-SM actin抗體和抗Calponin抗體行免疫熒光法顯色，α-SM actin和Calponin雙陽性細胞為PASMCs。

1.4 PASMCs分組與處理[4]

取3～5代生長狀態(tài)良好的對數(shù)生長期PASMCs，按1×105cells/well接種于6孔板中，貼壁后長至50%融合，無血清處理24 h使細胞周期同步化并隨機分為四組：常氧組，常氧+apoE組，低氧組和低氧+apoE組。常氧組培養(yǎng)條件為：1% FBS DMEM/F12，21% O2，5% CO2，37℃；低氧組培養(yǎng)條件為：1% FBS DMEM/F12，1% O2，5% CO2，37℃，外源性加apoE使終濃度為10 μg/ml[5]，培養(yǎng)時間為48 h，重復三次；48 h后檢測PASMCs增殖率，apoE、PCNA、PKC以及p-PKC等蛋白表達的變化。

1.5 PASMCs增殖檢測

采用EdU摻入法測定細胞增殖(具體步驟參考銳博生物公司試劑盒說明書)：取對數(shù)生長期細胞，以每孔 4×103～1×105細胞接種于6孔板中，培養(yǎng)至正常生長階段。各組細胞加入50 μmol/L EdU培養(yǎng)基500 μl，孵育2 h，然后固定細胞，EdU進行染色(紅色)，再對DNA進行Hoechst33342染色處理，熒光顯微鏡下隨機拍攝20個視野，分別計數(shù)總的細胞核數(shù)(藍色)與增殖細胞數(shù)(紫色)，細胞增殖率=增殖細胞數(shù)/總細胞數(shù)×100%。

1.6 PASMCs蛋白表達檢測

PASMCs中加RIPA裂解液600 μl以制備勻漿。經(jīng)SDS-PAGE Bio-Rad電泳分離(上樣總蛋白量為20 μg)，4℃電轉膜過夜，封閉后依次加入apoE(1∶200)、PCNA(1∶500)、PKC(1∶400)、p-PKC(1∶400)和GADPH(1∶2 500)一抗，二抗，選用超敏型化學發(fā)光檢測試劑盒，置于Bio-Rad凝膠成像分析系統(tǒng)進行曝光、成像。Image Lab 4.0圖像分析軟件分析處理，以GADPH為內參蛋白，計算目的蛋白與內參蛋白間的相對比值。

1.7 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 原代培養(yǎng)小鼠PASMCs的鑒定

免疫熒光顯示α-SM actin和Calponin陽性細胞，α-SM actin和Calponin雙陽性的PASMCs高達97%(圖1)。

Fig.1The primary cultured PASMCs were identified by immunocytochemistry (×200)

2.2 ApoE對小鼠PASMCs增殖的影響

常氧組PASMCs增殖率與常氧+apoE組無顯著性差異(46.67±3.88vs40.42±1.48，P>0.05)；低氧組PASMCs增殖率較常氧組高64.7%(76.88± 2.09vs46.67±3.88，P<0.05)；低氧+apoE組PASMCs增殖率較低氧組低19.6%(61.83±1.98vs76.88±2.09，P<0.05，圖2A，2B)。

Fig.2Effects of apoE on the proliferation of PASMCs induced by hypoxia(×200,n=3)

*P<0.05vsnormoxia;#P<0.05vshypoxia

2.3 ApoE對小鼠PASMCs的PCNA、PKC和p-PKC蛋白表達的影響

低氧組apoE蛋白表達較常氧組下調51.0%(P<0.05，圖3A，3B)。

常氧組PCNA蛋白表達與常氧+apoE組無顯著性差異(P>0.05)；低氧組PCNA蛋白表達較常氧組上調69.0%，低氧+apoE組PCNA蛋白表達較低氧組下調19.8%(P均<0.05，圖3C，3D)。

各組間PKC蛋白表達無顯著性差異，常氧組p-PKC蛋白表達與常氧+apoE組無顯著性差異(P均>0.05)；低氧組p-PKC蛋白表達較常氧組上調 120.0%，低氧+apoE組p-PKC蛋白表達較低氧組下調103.2%(圖3C，3D，P均<0.05)。

Fig.3Effects of apoE on relative protein expressions of PASMCs induced by hypoxia (n=3)

*P<0.05vsnormoxia;#P<0.05vshypoxia

3 討論

ApoE是低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)受體的配體，通過LDL受體由肝攝取膽固醇酯殘粒，對維持血漿膽固醇水平發(fā)揮重要作用，是降低血漿中ox-LDL含量和抑制血管壁動脈粥樣硬化斑形成的保護因子，與高脂血癥和冠心病密切相關，目前主要應用于抗動脈粥樣硬化方面的研究。近年的研究表明：肺動脈高壓的形成與機體脂質代謝異常關系密切[6-7]。本課題組先近的研究表明：脂質代謝異常參與單純低氧誘導的小鼠肺動脈高壓的形成[8]，最新的研究結果顯示：小鼠低氧性肺動脈高壓形成與低氧誘導肺組織apoE蛋白表達下調有關[2]。已知PASMCs增殖堆積是低氧誘導的肺血管重塑和肺動脈高壓形成的重要因素，抑制PASMCs增殖可改善低氧誘導的肺血管重塑和肺動脈高壓[9]。研究發(fā)現(xiàn)，作為一種蛋白質因子，apoE還具有抗炎、抗脂質氧化以及抑制PDGF介導的平滑肌細胞增殖和遷移等作用[5,10]，尚不清楚apoE是否對低氧誘導的PASMCs增殖具有抑制作用。

實驗結果顯示：低氧組PASMCs增殖率較常氧組顯著升高，PCNA蛋白顯著上調，同時apoE蛋白表達顯著下調，提示低氧可誘導PASMCs增殖，低氧誘導PASMCs增殖與apoE蛋白表達下調有關，這與之前在整體動物模型上的研究結果相符[2]。PKC是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，廣泛存在于機體的組織細胞內中，是磷脂肌醇信號途徑的中心環(huán)節(jié)，參與多種生理功能的調控，如調節(jié)基因表達、細胞增殖和分化、細胞凋亡、細胞遷移等，Dempsey等[11]報告低氧經(jīng)活化PKC途徑誘導PASMCs增殖，Jiang等[12]的研究發(fā)現(xiàn)PKCα通過激活ERK1/2途徑進而促進低氧誘導PASMCs增殖，本實驗結果顯示：低氧組與常氧組間PKC蛋白表達無顯著性差異，低氧組p-PKC蛋白表達較常氧組顯著上調，這與上述的實驗結果一致，說明低氧誘導PASMCs增殖與PKC途徑活化有關。

值得注意的是，實驗結果還顯示：apoE組PASMCs增殖率較低氧組顯著降低，PCNA蛋白顯著下調，同時p-PKC蛋白表達亦顯著下調，研究發(fā)現(xiàn)，抑制PKC途徑可拮抗低氧誘導的PASMCs增殖[13]，提示外源性apoE抑制低氧誘導PASMCs增殖作用可能通過抑制PKC途徑活化來實現(xiàn)，其可能的機制與apoE抑制ERK1/2通路有關[14]，具體機制有待進一步闡明。目前，至少發(fā)現(xiàn)有13種PKC亞型(不同物種、不同組織細胞中PKC亞型分布不同)，根據(jù)激活物的差異分類，α、βI、βII和γ等經(jīng)典PKC亞型的激活物為Ca2+和甘油二酯，而新穎PKC亞型如ε、θ、η、δ和μ等受甘油二酯激活，非經(jīng)典PKC亞型如ζ、ι和λ受其它脂質衍生物激活[15]。研究發(fā)現(xiàn)，肺血管主要表達PKCα、PKCβI、PKCβII、PKCδ、PKCε和PKCη，低氧通過激活PKCα誘導PASMCs增殖[12]，慢性低氧性肺動脈高壓和右心室肥厚的發(fā)生與肺血管PKCα、PKCβI、PKCβII和PKCδ表達異常有關，而與PKCε和PKCη無關[16]，apoE是經(jīng)哪些PKC亞型抑制低氧誘導PASMCs增殖有待進一步的研究。同樣的，外源性apoE是否具有改善低氧誘導的肺血管重塑作用，apoE防治低氧性肺動脈高壓具體的分子機制有待進一步的探究。

綜上所述，apoE能抑制低氧誘導小鼠PASMCs增殖，其可能機制與阻礙PKC途徑有關。進一步研究apoE防治低氧性肺動脈高壓的作用，不僅有助于擴展對低氧性肺動脈高壓發(fā)病機制的認識，而且可為低氧性肺動脈高壓的防治提供新的思路。