阿维来司他对主动脉瓣膜间质细胞成骨分化的作用及机制研究

目的:探讨中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)抑制剂阿维来司他(alvelestat;又称AZD9668)对猪主动脉瓣膜间质细胞(VICs)成骨分化的作用及其潜在机制。方法:收集3例患钙化性主动脉瓣膜疾病(CAVD)和1例非CAVD患者的瓣膜组织,采用免疫组织化学染色和Western blot检测NE、骨桥蛋白(OPN)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和Runt相关转录因子2(RUNX2)的表达。分离猪主动脉VICs,采用细胞免疫荧光染色进行表型鉴定。MTT法检测alvelestat对VICs活力的影响。将对数生长期的VICs分为正常对照组(blank组)、成骨培养液(OM)组及OM+5、10、20和40 nmol/L alvelestat组。采用Western blot、碱性磷酸酶染色和茜素红染色等方法检测早期纤维化指标α-SMA和I型胶原(collagen I),晚期成骨分化指标OPN和RUNX2,以及NE的水平;Western blot检测alvelestat对细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)信号通路的作用情况,并设置blank组、OM组、OM+alvelestat组及OM+PD98059(ERK1/2抑制剂)组,检测NE、OPN和RUNX2的表达。结果:钙化的瓣膜组织中NE、OPN、RUNX2、α-SMA及pERK的表达上调(P<0.05)。分离出的猪主动脉VICs中α-SMA及vimentin阳性,CD31阴性;40 nmol/L以上的alvelestat影响VICs的活力(P<0.05);40 nmol/L alvelestat可显著抑制纤维化指标α-SMA和collagen I,成骨分化指标RUNX2和OPN,以及NE的表达(P<0.05);碱性磷酸酶染色和茜素红染色结果显示,alvelestat可以抑制成骨诱导的VICs早期和晚期钙盐沉积;alvelestat降低VICs中ERK1/2的磷酸化水平(P<0.01),且alvelestat和ERK1/2抑制剂PD98059均能降低钙盐诱导的NE、RUNX2及OPN蛋白表达(P<0.05)。结论:NE抑制剂alvelestat通过抑制成骨诱导的NE和ERK1/2信号通路而抑制VICs的成骨分化。

过表达miR-155抑制BMP9诱导间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

目的:研究过表达miR-155对BMP9诱导间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化的影响。方法:(1)用重组腺病毒Ad-BMP9(BMP9)诱导C3H10T1/2细胞成骨分化,定量PCR(qPCR)检测miR-155的表达,RT-PCR检测Runx2和ALP的表达。(2)miR-155和BMP9共同处理C3H10T1/2细胞,qPCR检测miR-155的表达,ALP活性和染色检测早期成骨能力。(3)miR-155和BMP9共同处理C3H10T1/2细胞,诱导分化14d茜素红S染色检测晚期成骨能力。(4)miR-155和BMP9共同处理C3H10T1/2细胞,qPCR检测成骨分化相关基因Runx2、OSX、COL1A1、ALP、OCN和OPN的表达。(5)miR-155和BMP9共同处理C3H10T1/2细胞,Western blot检测p-Smad1/5/8、OCN和OPN蛋白水平的表达。(6)qPCR和Western blot分别检测HIF1α和VEGF的mRNA表达水平和蛋白质表达水平。(7)应用荧光素酶报告基因对miR-155的靶基因进行筛选和验证。结果:在BMP9诱导C3H10T1/2细胞成骨分化过程中,过表达miR-155降低ALP活性及染色;减少钙盐沉积;成骨分化相关基因Runx2、OSX、COL1A1、ALP、OCN和OPN表达降低;抑制p-Smad1/5/8、OCN和OPN蛋白水平的表达;HIF1α和VEGF的mRNA和蛋白表达水平减少。在对靶基因的检测中,过表达miR-155可以抑制HIF1α蛋白水平的表达,但对其mRNA水平无明显影响。结论:miR-155过表达减弱BMP9诱导间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化,可能是通过抑制Smad/BMP信号通路发挥作用,也有可能是通过抑制靶基因HIF1α的表达来发挥作用。

miR-155通过下调BMP9/Smad信号通路抑制间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

该文研究了在诱导小鼠间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化过程中miR-155的作用及其是否是通过调控BMP9/Smad(bonemorphogenetic protein 9/drosophila mothers against de-capentaplegic)信号通路发挥作用。在诱导C3H10T1/2细胞成骨分化过程中,采用实时定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)检测miR-155水平的变化。转染miR-155模拟剂(miR-155)至C3H10T1/2细胞后,miR-155水平显著增高(P<0.001),而转染其抑制剂(anti-miR-155)至C3H10T1/2细胞后,miR-155水平显著降低(P<0.001)。转染后成骨诱导培养基诱导成骨7 d,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性及染色结果显示,miR-155能显著降低C3H10T1/2细胞成骨分化过程中的ALP活性(P<0.01)、减弱ALP染色,而anti-miR-155则能逆转其作用。成骨诱导14 d茜素红S染色结果显示,miR-155组钙盐结节较对照组少,下调miR-155的水平后,钙盐沉积结节增多。q RT-RCR检测结果显示,miR-155显著降低BMP9 m RNA水平(P<0.001),且miR-155组成骨基因Runx2和ALP表达均显著低于对照NC组(P<0.05、P<0.01)。Western blot检测BMP9、Runx2和p-Smad1/5/8蛋白质水平,结果显示,miR-155组蛋白质水平均显著降低(P<0.01、P<0.05、P<0.001)。该研究结果提示,miR-155对C3H10T1/2细胞成骨分化的抑制作用可能是通过抑制BMP9/Smad信号通路发挥作用的。

BaP通过AhR抑制BMP2诱导的间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

该文主要研究苯并芘(benzoapyrene,Ba P)对骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)介导的间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化的影响,并探究这种作用的调控机制。用腺病毒Ad-BMP2感染C3H10T1/2细胞,RT-PCR检测到BMP2的表达水平显著增高(P<0.001),芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,Ah R)的表达则无显著差异。随后加入不同浓度Ba P处理,检测Ba P对BMP2诱导的C3H10T1/2细胞成骨分化的影响,处理7天检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的染色和活性,14天检测茜素红S染色。结果显示,Ba P可以剂量依赖的方式抑制BMP2介导的ALP和钙盐沉积(P<0.001);Western blot检测结果显示,Ba P可以剂量依赖的方式抑制BMP2诱导的p-Smad1/5/8(p-drosophila mothers against de-capentaplegic 1/5/8)及Runx2的表达(P<0.01,P<0.001)。应用Ah R拮抗剂CH223191后,测定结果显示,其可部分逆转Ba P对BMP2诱导的C3H10T1/2细胞早晚期成骨分化及BMP2/Smad信号通路的抑制作用(P<0.05,P<0.001)。该研究结果提示,Ba P可通过Ah R抑制BMP2介导的促进间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化,这一过程与BMP2/Smad信号通路受到抑制有关。

颗粒蛋白前体抑制钙盐诱导主动脉瓣膜间质细胞成骨分化

该文主要研究颗粒蛋白前体(progranulin,PGRN)对猪主动脉瓣膜间质细胞(valve interstitial cells,VICs)成骨分化的影响及机制,为钙化性主动脉瓣膜病(calcific aortic valve disease,CAVD)的早期干预及治疗提供理论依据。采用免疫组化检测正常组和CAVD组中Runx2、OPN的表达,Western blot检测PGRN、纤维化指标α-SMA、钙化指标(Runx2、OPN)的表达以及AKT磷酸化水平。采用胶原酶连续消化法分离VICs,并用免疫荧光染色行表型鉴定。体外实验加入人PGRN重组蛋白,采用ALP染色、茜素红S染色、qPCR和Western blot检测细胞早期及晚期成骨分化能力以及AKT的磷酸化水平;并加入AKT的激活剂SC-79进行反向验证。结果表明,与正常组织相比,CAVD瓣膜组织中PGRN明显降低,α-SMA、Runx2、OPN和p-AKT在CAVD组中表达均明显高于正常组。成功分离出原代VICs,α-SMA和vimentin阳性,vWF阴性。PGRN可使VICs的ALP活性降低、钙盐沉积明显减少;PGRN可下调纤维化/钙化指标,且AKT的磷酸化水平降低;SC-79可减弱PGRN对纤维化/钙化指标的下调作用。提示PGRN能够抑制静止的VIC向肌纤维母细胞样的活化VIC乃至成骨样VIC进行转化,AKT信号通路可能在该过程中发挥重要作用。

自噬负性调节LPS诱导的猪主动脉瓣瓣膜间质细胞成骨样表型转换

该文主要研究自噬对脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的瓣膜间质细胞成骨样表型转换的影响与机制。免疫组化检测钙化(3例)与正常人(3例)主动脉瓣膜标本中成骨、炎症、自噬相关指标的表达情况。LPS处理猪原代主动脉瓣膜间质细胞(porcine aortic valvular interstitial cells,pAVICs)(2~6代),Western blot检测成骨、炎症、自噬指标水平变化。自噬激动剂、抑制剂联合LPS处理pAVICs,Western blot检测自噬、成骨、炎症水平变化,转染GFP-LC3病毒以观察自噬激活水平。NF-κB抑制剂联合LPS处理pAVICs,Western blot检测炎症、成骨水平变化。结果显示,成骨指标(RUNX2、OPN)、炎症指标(p-NF-κB)、自噬指标(LC3、Beclin 1)在病变主动脉瓣膜标本中,表达水平皆高于正常对照组;Western blot显示,LPS处理可引起pAVICs的成骨、炎症、自噬水平上调;自噬抑制剂对LPS诱导的自噬激活有抑制作用,对LPS诱导的成骨水平上调有促进作用;自噬激动剂对LPS诱导的自噬激活有促进作用,可明显抑制LPS诱导的成骨水平上调;NF-κB抑制剂可抑制LPS诱导的炎症,成骨水平上调;自噬激动剂、抑制剂可分别抑制与促进LPS诱导的炎症水平上调。结果表明,自噬负性调节炎症刺激因素LPS诱导的瓣膜间质细胞成骨样表型转换,可能是通过抑制炎症通路NF-κB发挥调节作用。

BMP7基因沉默抑制钙盐诱导猪主动脉瓣膜间质细胞成骨分化

目的:探究小干扰RNA(small interference RNA,siRNA)介导的骨形态发生蛋白7(bone morphogenetic protein7,BMP7)基因沉默对钙盐诱导猪主动脉瓣膜间质细胞成骨分化的影响及机制,为钙化性主动脉瓣膜病(calcific aortic valve disease,CAVD)的干预及治疗提供理论依据。方法:非CAVD瓣膜组织(non-CAVD组)取自手术治疗的主动脉夹层患者,CAVD瓣膜组织(CAVD组)取自因钙化性主动脉瓣狭窄而进行主动脉瓣膜置换术的患者,采用免疫组化和Western blot法检测non-CAVD组和CAVD组中BMP7、Runt相关转录因子2(Runx2)的蛋白质表达水平。选取健康家猪处死后即刻于无菌条件下取主动脉瓣叶,采用胶原酶连续消化法分离主动脉瓣膜间质细胞,观察其形态特征,并用免疫荧光染色行表型鉴定。采用脂质体转染法将BMP7-siRNA转染猪主动脉瓣膜间质细胞,采用qPCR和Western blot法验证BMP7表达的变化;利用钙盐培养基诱导细胞成骨分化,建立体外主动脉瓣膜间质细胞钙化模型后,采用ALP染色和茜素红S染色实验分别检测细胞早期及晚期成骨分化能力;采用qPCR和Western blot法分别检测细胞成骨相关基因及蛋白质Runx2、OCN和OPN的表达情况。并用Western blot法检测BMP7下游信号通路中Smad1/5/8的磷酸化水平。结果:BMP7和Runx2蛋白在CAVD组中表达明显高于non-CAVD组。成功分离出原代猪主动脉瓣膜间质细胞,α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)及波形蛋白(vimentin)染色阳性,血管性血友病因子(von willebrand factor,vWF)染色阴性。转染BMP7-siRNA后猪主动脉瓣膜间质细胞中BMP7的mRNA和蛋白质水平均明显下调,早期及晚期成骨分化能力均明显降低。沉默BMP7基因的表达,可下调Runx2、OCN和OPN的基因及蛋白质表达,且磷酸化的Smad1/5/8(p-Smad1/5/8)蛋白水平明显降低。结论:BMP7基因沉默抑制钙盐诱导的主动脉瓣膜间质细胞的成骨分化能力,BMP7/Smads信号通路可能在该过程中发挥重要作用。

LPS通过上调BMP4促进猪主动脉瓣膜间质细胞成骨样分化

该文主要探究了LPS通过上调骨形态发生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)促进猪主动脉瓣膜间质细胞(valve interstitial cells,VICs)成骨样分化的作用及机制,为钙化性主动脉瓣膜病(calcific aortic valve disease,CAVD)的干预及治疗提供理论依据。采用免疫组化法检测非CAVD组和CAVD组瓣膜组织中Runx2和BMP4的表达,Western blot检测Runx2和BMP4的蛋白表达;采用胶原酶(I型)消化瓣膜后分离猪VICs,用免疫荧光染色进行表型鉴定;采用LPS和重组人BMP4腺病毒处理VICs;用ALP染色、茜素红S染色、qRT-PCR和Western blot法检测细胞的早期和晚期成骨能力、Smad1/5/8和ERK1/2的磷酸化水平。结果显示,BMP4和Runx2蛋白在CAVD组中的表达水平明显高于non-CAVD组。原代猪VICs分离成功,其中α-SMA和Vimentin呈阳性,CD31呈阴性。LPS可使VICs ALP活性增强、钙盐沉积增多、钙化指标上升和BMP4增加;BMP4可使VICs ALP活性增强、钙盐沉积增多、钙化指标上升,且使Smad1/5/8和EKR1/2的磷酸化水平升高。提示LPS可以上调BMP4的表达进而促进VICs的成骨样分化,Smad1/5/8与ERK1/2信号通路可能在该过程中发挥重要作用。