【摘要】：血管重建（remodeling）是心血管疾病共同的發(fā)病基礎(chǔ)和基本的病理過程，力學(xué)因素在其中起重要調(diào)控作用。血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）與血管內(nèi)皮細(xì)胞（endothelialcells，ECs）在結(jié)構(gòu)上相鄰，功能上有密切聯(lián)系，它們之間的相互交流（cross-talk）在血管生理功能的維持和血管重建中均扮演著重要的角色。然而，在力學(xué)因素作用下，ECs與VSMCs相互交流的力學(xué)生物學(xué)（mechanobiology）機(jī)制尚需進(jìn)一步闡明。 本文基于本實(shí)驗(yàn)室前期取得的低切應(yīng)力（low shear stress，LowSS）誘導(dǎo)下血管差異蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，以ECs與VSMCs相互交流在應(yīng)力誘導(dǎo)血管重建中的作用為著眼點(diǎn)，開展了兩部分研究： 首先，依據(jù)生物信息學(xué)分析所預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用ECs與VSMCs聯(lián)合培養(yǎng)的平行平板流動(dòng)腔系統(tǒng)對(duì)ECs分別施加正常切應(yīng)力（normal shear stress, NSS）和LowSS，，研究預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中提示的分泌型蛋白PDGF-BB和TGF-β1及其相關(guān)蛋白LaminA、LOX和磷酸化ERK1/2在ECs和VSMCs相互交流中的作用及其機(jī)制。結(jié)果顯示，LowSS誘導(dǎo)ECs和VSMCs的PDGF-BB和TGF-β1分泌，LaminA表達(dá)降低，LOX和磷酸化ERK1/2表達(dá)增高，細(xì)胞增殖和遷移能力增強(qiáng)。用PDGF-BB和TGF-β1重組蛋白對(duì)靜態(tài)培養(yǎng)下的ECs和VSMCs進(jìn)行刺激也得到了類似結(jié)果。干擾ECs的PDGF-BB表達(dá)，發(fā)現(xiàn)LowSS所誘導(dǎo)的ECs和VSMCs的LaminA、LOX和磷酸化ERK1/2蛋白表達(dá)、細(xì)胞增殖和遷移被抑制；而干擾ECs的TGF-β1的表達(dá)，則對(duì)LowSS所誘導(dǎo)的VSMCs的上述變化無影響；應(yīng)用中性抗體分別封閉VSMCs的PDGF-BB和TGF-β1的作用，則抑制了LowSS所誘導(dǎo)的ECs的上述變化。結(jié)果表明，PDGF-BB和TGF-β1在LowSS誘導(dǎo)的ECs和VSMCs相互交流中發(fā)揮不同作用，ECs通過分泌PDGF-BB調(diào)節(jié)VSMCs的功能，而VSMCs則通過分泌PDGF-BB和TGF-β1正反饋調(diào)節(jié)ECs的功能。 然后，本文根據(jù)血管差異蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果的提示，選擇在血管組織中表達(dá)，但功能未知的力學(xué)敏感分子－Rab28，深入研究了高張應(yīng)變條件下VSMCs與ECs相互交流對(duì)其表達(dá)的影響及其機(jī)制。應(yīng)用大鼠高血壓模型和細(xì)胞張應(yīng)變加載系統(tǒng)模擬血管細(xì)胞在高血壓狀態(tài)所承受的周期性張應(yīng)變，探討了Rab28在血管細(xì)胞中的功能及調(diào)控機(jī)制。結(jié)果顯示，高血壓大鼠頸總動(dòng)脈的Rab28表達(dá)增高；高張應(yīng)變誘導(dǎo)了VSMCs的Rab28表達(dá)；張應(yīng)變加載后，用VSMCs的培養(yǎng)基培養(yǎng)靜態(tài)ECs后，ECs的Rab28表達(dá)也增高。對(duì)VSMCs的培養(yǎng)基進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，高張應(yīng)變可促進(jìn)VSMCs自分泌血管緊張素II（Ang II）。Ang II既作用于VSMCs自身，又通過旁分泌作用于相鄰的ECs，上調(diào)ECs和VSMCs的Rab28表達(dá)。干擾ECs的Rab28表達(dá)抑制ECs增殖，誘導(dǎo)其凋亡和遷移；干擾VSMCs的Rab28表達(dá)則抑制VSMCs遷移。在ECs中，Rab28和NF-кB存在細(xì)胞內(nèi)共定位。ECs處于饑餓狀態(tài)時(shí)，NF-кB和Rab28主要分布在胞漿；ECs受Ang II刺激后，NF-кB和Rab28則主要分布在胞核。干擾ECs的Rab28表達(dá)，NF-кBp65亞基磷酸化水平下降，入核減少；抑制NF-кB活化，則造成Rab28表達(dá)下降。結(jié)果提示，NF-кB活化機(jī)制中，Rab28可能參與了NF-кB的入核過程；反之，NF-кB活化后上調(diào)Rab28的表達(dá)。NF-кB活化入核與Rab28表達(dá)之間存在反饋調(diào)控。 綜上所述，在LowSS條件下，ECs通過PDGF-BB調(diào)控VSMCs的功能，而VSMCs則通過PDGF-BB和TGF-β1對(duì)ECs的功能進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)；在高張應(yīng)變條件下，VSMCs通過Ang-II調(diào)控ECs的Rab28表達(dá)，Rab28可能參與了NF-кB的活化入核，進(jìn)而調(diào)控ECs的功能。這些結(jié)果對(duì)闡明血管重建的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制有重要意義，也為心血管疾病的基礎(chǔ)和臨床研究提供了新的力學(xué)生物學(xué)思路。
[Abstract]:Vascular smooth muscle cells (VSMCs) and endothelial cells (ECs) are adjacent in structure and closely related in function, and they interact with each other. Cross-talk plays an important role in the maintenance of vascular physiological function and vascular remodeling. However, the mechanobiology mechanism of interaction between ECs and VSMCs needs further elucidation under the action of mechanical factors.
Based on the data of differential proteomics of blood vessel induced by low shear stress (LowSS) obtained in our laboratory, this study focused on the role of interaction between ECs and VSMCs in stress-induced vascular remodeling.
Firstly, according to the predicted protein-protein interaction network by bioinformatics analysis, normal shear stress (NSS) and LowSS were applied to ECs in a parallel plate flow chamber system co-cultured with ECs and VSMCs, respectively. The secretory proteins PDGF-BB and TGF-beta 1 and their related proteins LaminA, LOX and phosphorus were studied. The results showed that LowSS induced the secretion of PDGF-BB and TGF-beta 1 in ECs and VSMCs, decreased the expression of LaminA, increased the expression of LOX and phosphorylated ERK1/2, and enhanced the proliferation and migration of ECs and VSMCs. Similar results were obtained. The expression of LDGF-BB in ECs and VSMCs was interfered by LowSS, and the expression of amina, LOX and phosphorylated ERK1/2 protein in ECs and VSMCs was inhibited, while the expression of TGF-beta 1 in ECs was not interfered by LowSS. The application of neutral antibodies blocked the expression of PDGF-BB and TGF-beta 1 in VSMCs, respectively. The results showed that PDGF-BB and TGF-beta 1 played different roles in the interaction between ECs and VSMCs induced by LowSS. ECs regulated the function of VSMCs by secreting PDGF-BB, while VSMCs regulated the function of ECs by secreting positive feedback of PDGF-BB and TGF-beta 1.
Then, according to the results of vascular differential proteomics, Rab28, a mechanical sensitive molecule with unknown function, was selected to study the effect of interaction between VSMCs and ECs on the expression of VSMCs and its mechanism under hypertensive strain. The results showed that the expression of Rab28 in the common carotid artery of hypertensive rats was increased; the expression of Rab28 in VSMCs was induced by hypertensive strain; the expression of Rab28 in ECs was also detected after strain loading and static ECs were cultured in VSMCs medium. The results showed that hypertensive strain could promote the autocrine angiotensin II (Ang II) of VSMCs. Ang II acted on both VSMCs themselves and adjacent ECs, up-regulated the expression of Rab28 in ECs and VSMCs. Interference with the expression of Rab28 in ECs inhibited the proliferation of ECs, induced apoptosis and migration of VSMCs. When ECs were starved, NF-B and Rab28 were mainly distributed in the cytoplasm; when ECs were stimulated by Ang II, NF-B and Rab28 were mainly distributed in the nucleus. The results suggest that Rab28 may be involved in the nuclear entry of NF-B, whereas the expression of Rab28 is up-regulated after NF-B activation.
In conclusion, ECs regulate the function of VSMCs through PDGF-BB under LowSS, VSMCs regulate the function of ECs through PDGF-BB and TGF-beta 1; VSMCs regulate the expression of Rab28 in ECs through Ang-II under high tensile strain, and Rab28 may participate in the activation and entry of NF-B into the nucleus, thereby regulating the function of ECs. The reconstructed Mechanobiological mechanism is of great significance and provides a new Mechanobiological thinking for the basic and clinical research of cardiovascular diseases.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.01;R329

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本文編號(hào)：2201258