謝雯雯,何志凌,招煦杰,羅 銳
(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院 廣州 510000)
全球糖尿病發(fā)病率不斷上升,中國(guó)有超過(guò)1.5 億的糖尿病患者[1]。 糖尿病是由高血糖引起的慢性疾病,臨床表現(xiàn)為高血糖,可出現(xiàn)多尿、多飲、多食、消瘦,即三多一少癥狀。糖尿病可分為1 型和2 型糖尿病,1型糖尿病主要是由β細(xì)胞破壞和胰島素絕對(duì)缺乏引起的自身免疫性疾病,2 型糖尿病主要是胰島素抵抗,伴隨攝入過(guò)多糖分而導(dǎo)致胰島素分泌不足[2-3]。血管內(nèi)皮細(xì)胞是被覆于血管內(nèi)膜的一群細(xì)胞,代謝活躍且可合成及分泌大量的血管活性物質(zhì),對(duì)維持血管正常生理功能具有重要作用[4-5]。糖尿病并發(fā)癥與血管內(nèi)皮功能損傷有關(guān)。糖尿病是全球性的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題,嚴(yán)重威脅人類健康,因此,亟待研究糖尿病的致病機(jī)理,尋找更有效的治療策略。?;撬嵊置D懰?、牛膽堿、牛膽素,是中藥牛黃的活性成分。?;撬峋哂蟹乐剐难懿〉淖饔?,在循環(huán)系統(tǒng)中可抑制血小板凝集,降低血脂,保持人體正常血壓和防止動(dòng)脈硬化;對(duì)心肌細(xì)胞有保護(hù)作用,對(duì)降低血液中膽固醇含量有明顯作用[6-8]。?;撬峥娠@著降低糖尿病大鼠的血糖水平,減輕胰島素抵抗,改善功能失調(diào)的神經(jīng)傳導(dǎo)[9]。miRNA 是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度約為22 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子,它們?cè)趧?dòng)植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。有研究表明,miRNA 在血管內(nèi)皮細(xì)胞中有一定程度的表達(dá),且對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)修復(fù)起到極其重要的調(diào)節(jié)作用[10-11]。miR-126 表達(dá)水平降低參與了胰島素抵抗及2 型糖尿病的發(fā)生和發(fā)展[12]。miR-126 表達(dá)降低與妊娠期糖尿病患者的胰島素抵抗相關(guān)[13]。1 型糖尿病患者血漿中miR-126 呈低表達(dá),miR-126 參與了1 型糖尿病患者的炎癥反應(yīng)及脂質(zhì)代謝異常,且其水平隨年齡增長(zhǎng)而下降[14]。過(guò)表達(dá)miR-126 可促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的人視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞HREC 增殖,并抑制其凋亡[15]。盡管已有研究發(fā)現(xiàn)牛磺酸、miR-126 對(duì)糖尿病具有一定緩解作用,但牛磺酸是否可通過(guò)調(diào)控miR-126 表達(dá)緩解糖尿病細(xì)胞損傷還尚未可知。研究表明,急、慢性的高糖狀態(tài)可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng),并誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡,從而加重血管內(nèi)皮損傷[16-17]。本實(shí)驗(yàn)主要探討?;撬嵬ㄟ^(guò)調(diào)控miR-126對(duì)高糖誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響及其作用機(jī)制。
牛磺酸購(gòu)自Sigma 公司;大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞購(gòu)自美國(guó)ATCC 細(xì)胞庫(kù);細(xì)胞培養(yǎng)DMEM 培養(yǎng)基購(gòu)自HyClone 公司;miR-126 模擬物和抑制物購(gòu)自北京華大基因公司;細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒(CCK-8)購(gòu)自南京凱基公司;膜聯(lián)蛋白V(Annexin-V)-異硫氰酸熒光素(FITC)/碘化丙啶(PI)細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自美國(guó)Cell signaling technology 公司;Cleaved-caspase3、Procaspase3一抗及二抗購(gòu)自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、SYBR Green master mix 購(gòu)自北京寶日醫(yī)生物技術(shù)公司。二氧化碳培養(yǎng)箱購(gòu)自美國(guó)Thermo 公司;ABI7500 熒光定量 PCR 儀購(gòu)自美國(guó) ABI公司;酶標(biāo)儀購(gòu)自德國(guó)Eppendorf 公司;BG-sub MIDI型多用途水平電泳儀購(gòu)自美國(guó)Baygene公司。
大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞在DMEM 培養(yǎng)基(含10%胎牛血清、1%青霉素、1%鏈霉素)和細(xì)胞培養(yǎng)箱(37℃、5%CO2)中培養(yǎng)和傳代。待細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)至約80%融合時(shí),更換培養(yǎng)基對(duì)細(xì)胞做12 h 的饑餓處理(培養(yǎng)液中的血清濃度從10%降到無(wú)血清或2%,使培養(yǎng)液因缺乏血清中的生長(zhǎng)因子而不能使細(xì)胞分裂),之后加藥干預(yù)。細(xì)胞分組和處理如下:NC 組(用5.5 mmol·L-1葡萄糖培養(yǎng)基培養(yǎng))、HG 組(用含30.0 mmol·L-1葡萄糖培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h)、HG+低濃度?;撬峤M、HG+中濃度?;撬峤M和HG+高濃度牛磺酸組(分別用含5.0、10.0、20.0 μmol·L-1牛磺酸和含30.0 mmol·L-1葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h)。miR-NC+HG 組、miR-126+HG 組、anti-miR-NC+HG 組、anti-miR-126+HG 組分別將 miR-NC、miR-126 mimics、anti-miR-NC、antimiR-126 轉(zhuǎn)染至大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(用含30.0 mmol·L-1葡萄糖培養(yǎng)基轉(zhuǎn)染細(xì)胞24 h);牛磺酸+antimiR-NC+HG 組、?;撬?anti-miR-126+HG 組分別將anti-miR-NC、anti-miR-126 轉(zhuǎn)染大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(用含30.0 mmol·L-1葡萄糖和20.0 μmol·L-1?;撬崤囵B(yǎng)液轉(zhuǎn)染細(xì)胞24 h)。
將各組細(xì)胞培養(yǎng)24 h 后,每組取100 μL 密度為5×103/mL 的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞,每孔加入10 μL的CCK-8 溶液,二氧化碳培養(yǎng)箱孵育2 h 后。用酶標(biāo)儀測(cè)定各孔在450 nm 處吸光度(A)值,各實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3 個(gè)復(fù)孔,細(xì)胞活性( %) =(A對(duì)照組-A實(shí)驗(yàn)組))/ A對(duì)照組×100%。
取各組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞加入預(yù)冷PBS 洗滌,4 ℃條件下經(jīng)3000 r·min-1離心6 min,棄上清,收集細(xì)胞沉淀,向細(xì)胞沉淀中加入500 μL 結(jié)合緩沖液,加入 5 μL Annexin V-FITC 與 5 μL PI,室溫振蕩孵育 10 min,應(yīng)用 FACS Calibur 流式細(xì)胞儀及應(yīng)用 Cellauest 軟件檢測(cè)各組細(xì)胞凋亡率。
各組細(xì)胞培養(yǎng)48 h,提取總RNA,使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒降RNA 合成cDNA,按照SYBR Green master mix試劑盒說(shuō)明進(jìn)行PCR,反應(yīng)條件為95℃2 min,95℃15 s,60℃ 30 s;72℃ 30 s,共 40 個(gè)循環(huán)。相對(duì)表達(dá)量用2-△△Ct法計(jì)算。miR-126分別U6為內(nèi)參,miR-126上游引物:5’-TACTTTTGGTACGCGCTGTG-3’,下游引物:5’-GCTAGCTACGATCACACTACG-3’;U6 上游引物:5’-CGCTTCGGCAGCACATATACTA-3’,下游引物:5’-CGCTTCACGAATTTGCGTGTCA-3’;引物由上海生工生物工程公司合成。
各組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中加入400 μL RIPA裂解液,提取細(xì)胞總蛋白,采用BCA 法檢測(cè)蛋白濃度,蛋白變性,采用SDS-PAGE 電泳分離蛋白,轉(zhuǎn)膜、封閉2 h,分別孵育一抗稀釋液(稀釋比1:1000,條件:4℃孵育24 h)與二抗稀釋液(稀釋比1:2000,條件:室溫孵育1 h),滴加ECL,暗室內(nèi)曝光顯影,應(yīng)用ImageJ 軟件分析各條帶灰度值。
采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,兩組比較行t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
由表1可知,與NC組比較,HG組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性顯著降低(P<0.05);與HG 組比較,HG+低濃度?;撬峤M、HG+中濃度?;撬峤M、HG+高濃度牛磺酸組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性顯著升高(P<0.05)。
表1 ?;撬釋?duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性的影響(,n=9)
表1 牛磺酸對(duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性的影響(,n=9)
注:與NC比較,*P<0.05;與HG比較,#P<0.05。
吸光度(A)值0.982±0.08 0.387±0.03*0.632±0.06#0.766±0.07#0.856±0.08#組別NC HG HG+低濃度?;撬峤MHG+中濃度牛磺酸組HG+高濃度?;撬峤M藥物濃度5.0 μmol·L-1 10.0 μmol·L-1 20.0 μmol·L-1細(xì)胞活性99.88±10.65 36.58±3.68*68.96±5.58#76.98±6.31#85.62±8.80#
由表 2 和圖 1、2 可知,與 NC 組比較,HG 組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡率、Cleaved-caspase3蛋白表達(dá)顯著上升,Pro-caspase3 蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.05);與HG 組比較,HG+低濃度?;撬峤M、HG+中濃度?;撬峤M、HG+高濃度?;撬峤M大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡率、Cleaved-caspase3蛋白表達(dá)顯著降低,Pro-caspase3蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05)。
表2 ?;撬釋?duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響(,n=9)
注:與NC比較,*P<0.05;與HG比較,#P<0.05。
Pro-caspase3 蛋白0.89±0.09 0.29±0.02*0.41±0.04#0.53±0.05#0.67±0.07#組別NC HG HG+低濃度?;撬峤MHG+中濃度?;撬峤MHG+高濃度牛磺酸組藥物濃度5.0 μmol·L-1 10.0 μmol·L-1 20.0 μmol·L-1凋亡率(%)7.44±0.69 35.61±5.80*20.37±2.89#13.85±1.94#10.69±1.07#Cleaved-caspase3 蛋白0.25±0.03 0.85±0.08*0.66±0.06#0.51±0.05#0.43±0.04#
圖1 ?;撬釋?duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響凋亡圖
由表3可知,與NC組比較,HG組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)顯著降低(P<0.05);與HG 組比較,HG+低濃度?;撬峤M、HG+中濃度牛磺酸組、HG+高濃度牛磺酸組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126表達(dá)顯著升高(P<0.05)。
表3 ?;撬釋?duì)miR-126表達(dá)的影響(,n=9)
表3 ?;撬釋?duì)miR-126表達(dá)的影響(,n=9)
注:與NC比較,*P<0.05;與HG比較,#P<0.05。
miR-126表達(dá)水平1.01±0.09 0.36±0.03*0.64±0.06#0.77±0.07#0.86±0.08#組別NC HG HG+低濃度?;撬峤MHG+中濃度?;撬峤MHG+高濃度牛磺酸組藥物濃度5.0 μmol·L-1 10.0 μmol·L-1 20.0 μmol·L-1
圖2 牛磺酸對(duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響蛋白圖
由表 4 和圖 3 可知,與 HG+miR-NC 組比較,HG+miR-126組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126表達(dá)顯著升高,細(xì)胞活性、Pro-caspase3 蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05);凋亡率、Cleaved-caspase3 蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.05)。
表4 過(guò)表達(dá)miR-126對(duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性、凋亡的影響(,n=9)
表4 過(guò)表達(dá)miR-126對(duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性、凋亡的影響(,n=9)
注:與HG+miR-NC比較,*P<0.05。
Pro-caspase3蛋白0.30±0.03 0.88±0.08*108.643 0.000組別HG+miR-NC HG+miR-126 t P miR-126表達(dá)水平1.00±0.10 2.29±0.18*98.324 0.000細(xì)胞活性(%)34.61±2.81 81.07±7.20*112.084 0.000吸光度(A)值0.392±0.03 0.841±0.09*101.965 0.000凋亡率(%)37.51±4.22 11.39±1.25*85.641 0.000 Cleaved-caspase3蛋白0.91±0.09 0.45±0.04*82.014 0.000
圖3 過(guò)表達(dá)miR-126對(duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響
由表5 和圖4 可知,與HG+?;撬峤M和HG+牛磺酸+ anti-miR-NC 組比較,HG+?;撬? anti-miR-126組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)顯著降低,細(xì)胞活性、Pro-caspase3 蛋白表達(dá)顯著降低,凋亡率、Cleaved-caspase3蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05)。
圖4 低表達(dá)miR-126 可以逆轉(zhuǎn)?;撬釋?duì)HG 處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響
表5 低表達(dá)miR-126可以逆轉(zhuǎn)?;撬釋?duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性、凋亡的影響(,n=9)
表5 低表達(dá)miR-126可以逆轉(zhuǎn)?;撬釋?duì)HG處理的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性、凋亡的影響(,n=9)
注:與HG+?;撬岜容^,*P<0.05;與anti-miR-NC+HG+?;撬?,#P<0.05。
Pro-caspase3蛋白0.89±0.09 0.88±0.08 0.31±0.04*#組別HG+?;撬酘G+牛磺酸+anti-miR-NC HG+?;撬?anti-miR-126藥物濃度20.0 μmol·L-1 20.0 μmol·L-1 20.0 μmol·L-1 miR-126表達(dá)水平1.03±0.10 0.99±0.09 0.37±0.03*#細(xì)胞活性(%)85.21±9.20 84.28±5.55 34.28±2.16*#吸光度(A)值0.851±0.08 0.388±0.03 0.393±0.04*#凋亡率(%)10.62±0.82 11.29±1.00 36.54±3.85*#Cleaved-caspase3蛋白0.42±0.04 0.43±0.03 0.89±0.08*#
牛磺酸具有多種生理活性。研究表明,?;撬峥删徑舛喾N細(xì)胞損傷。如?;撬峥赏ㄟ^(guò)調(diào)控Keap1-Nrf2 通路關(guān)鍵基因的表達(dá)和抑制氧化應(yīng)激來(lái)減輕棕櫚酸誘導(dǎo)的胰島素抵抗細(xì)胞模型損傷[18]。?;撬峥赏ㄟ^(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激活化顯著改善胡蘿卜素誘導(dǎo)的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH-SY5Y 損傷[19]。牛磺酸預(yù)處理可顯著降低脂多糖引起的奶牛肝臟原代細(xì)胞BHEC炎癥反應(yīng)[20]。牛磺酸處理對(duì)百草枯誘導(dǎo)的帕金森小鼠模型損傷具有緩解作用[21]。?;撬峥梢种瓢捉樗卣T導(dǎo)的大鼠椎間盤(pán)退變模型髓核細(xì)胞的凋亡、炎癥和氧化應(yīng)激[22]。糖尿病的病理機(jī)制非常復(fù)雜,受高血壓、非酶糖化、血脂異常、腎血流動(dòng)力學(xué)改變、氧化應(yīng)激和細(xì)胞因子等多種因素影響[23]。糖尿病發(fā)病時(shí)糖脂代謝紊亂,血管緊張素Ⅱ釋放增加,均可刺激活性氧產(chǎn)生而損傷血管內(nèi)膜,引起內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,進(jìn)而促進(jìn)血管病變的發(fā)生[24-25]。?;撬岵粌H參與維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài),而且對(duì)多種組織細(xì)胞有明顯的保護(hù)作用。研究顯示,?;撬崮茴A(yù)防高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,其抗凋亡效應(yīng)與降低細(xì)胞內(nèi)活性氧簇和穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)鈣水平相關(guān)[26]。miRNAs 廣泛參與了機(jī)體多種生理病理過(guò)程的調(diào)控,miRNAs已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[27-28]。
細(xì)胞凋亡是程序性細(xì)胞死亡,是為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定由基因控制的細(xì)胞自主死亡。Caspase 蛋白家族廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)中,參與調(diào)控細(xì)胞凋亡過(guò)程,Caspase 3 的激活標(biāo)志著細(xì)胞凋亡進(jìn)入不可逆階段[29]。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),高糖誘導(dǎo)的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性顯著降低;但?;撬犸@著升高高糖誘導(dǎo)組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞活性。高糖誘導(dǎo)的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡率、Cleaved-caspase3 蛋白表達(dá)顯著上升,Procaspase3 蛋白表達(dá)顯著降低;但?;撬犸@著降低糖誘導(dǎo)的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡率、Cleaved-caspase3蛋白表達(dá),顯著升高Pro-caspase3 蛋白表達(dá)。說(shuō)明,牛磺酸提高高糖誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)皮細(xì)胞活性,并促進(jìn)凋亡。有類似的研究表明,?;撬崮芤种苾?nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激,減少細(xì)胞凋亡,對(duì)防治糖尿病并發(fā)血管疾病具有重要臨床意義[30]。梁棟等[31]研究表明,?;撬嵬ㄟ^(guò)激活PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。
本研究發(fā)現(xiàn),高糖誘導(dǎo)的大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)顯著降低;但?;撬犸@著升高大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)。說(shuō)明,牛磺酸提升了高糖誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)皮細(xì)胞miR-126 表達(dá)。有類似研究發(fā)現(xiàn),miR-96-5p 在高糖誘導(dǎo)的脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞應(yīng)激中表達(dá)顯著下調(diào)[32]。miR-126 可通過(guò)NF-κB 信號(hào)通路減輕膿毒癥大鼠腦損傷[33]。miR-126 通過(guò)促進(jìn)歸巢和維持晚期生長(zhǎng)內(nèi)皮祖細(xì)胞的干性來(lái)緩解血管損傷[34]。外泌體來(lái)源的miR-126可降低急性心肌梗塞缺血/再灌注損傷引起的氧化應(yīng)激和凋亡[35]。miR-126-3p 在小鼠纖維化腎臟和心臟組織中下調(diào),miR-126-3p 過(guò)表達(dá)可抑制內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化[36]。
本實(shí)驗(yàn)研究顯示,HG+miR-126 組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)顯著升高,細(xì)胞活性、Procaspase3 蛋白表達(dá)顯著升高;凋亡率、Cleavedcaspase3 蛋白表達(dá)顯著降低。HG+?;撬?anti-miR-126 組大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126 表達(dá)顯著降低,細(xì)胞活性、Pro-caspase3 蛋白表達(dá)顯著降低,凋亡率、Cleaved-caspase3 蛋白表達(dá)顯著升高。說(shuō)明,牛磺酸通過(guò)上調(diào)miR-126 表達(dá)促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。
綜上所述,?;撬嵬ㄟ^(guò)上調(diào)miR-126 抑制了高糖誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,為治療糖尿病提供了理論依據(jù)。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要在中藥通過(guò)調(diào)控非編碼RNA的表達(dá)來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡,抑制增殖。
世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化2022年4期