西部医学2013年4月第25卷第4期 Med J West China,April 2013,Vo1.25,No.4 ・493・ 缬沙坦对心肌成纤维细胞转化生长因子 和结缔组织生长因子表达的影响 姜关华 ,徐友平 ,姚国乾 ,韩志武 ,涂玲。 (1.第161医院,全军血液净化中心,湖北武汉430012;2.华中科技大学同济医学院附属同济医院综合科,湖北武汉430030) 【摘要】 目的 通过体外培养新生大鼠心肌成纤维细胞研究缬沙坦对转化生长因子B(transforming growth factor ̄,TGF- ̄)和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)表达的影响。方法胶原酶消化法分离心 肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts,CFs),构建AngⅡ诱导CFs的心肌纤维化细胞模型。各观察点以不同浓度的缬沙坦 干预模型,光镜下观察细胞生长状况。采用MTT比色法检测缬沙坦对CFs增殖的影响,AO/EB染色法分析CFs活力, 电镜下研究亚细胞结构;采用反转录聚合酶链反应(RT—PCR)技术测定CFsTGF-131及CTGF mRNA的表达。Western Blot法测定TGF- ̄I、CTGF蛋白的表达。结果 光镜下可见:CFs于种植24h后完成贴壁,AngII干预后的细胞显著增 殖,不同浓度的缬沙坦处理后的细胞24h内均表现为凋亡。MTT及AO/EB染色表明缬沙坦浓度为10p.mol/L干预8h 抑制增殖效应最为显著。A0/EB染色及电镜结果提示其作用机制为诱导细胞凋亡。RT-PCR及Western Blot结果显 示,上述条件下,CFs中TGF- ̄和CTGF表达明显下调。结论 缬沙坦浓度为lO ̄mol/L作用8h后CFs凋亡率最高, 其作用机制与TGF-[ ̄及CTGF的表达下调有关。 【关键词】心肌纤维化;缬沙坦;血管紧张素Ⅱ;转化生长因子0;结缔组织生长因子 【中图分类号】R 331.3 1 【文献标识码】A doi:10.3969/j.issn.1672—3511.2013.04.004 Effect of valsartan on TGF。 and CTGF expression in myocardial fibroblast JIANG Mei-hua。,XU You-ping ,YAO Guo-qian ,et al (1.Department ofNephrology,the 161thHospital ofPLA,Wuhan 430012,Hubei,China; 2.Department of lntergration,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,Hubei,China) [Abstractl 0bjective To culture cardiac fibroblasts(CFs)in Vitro,and investigate the effect of valsartan on the expression of transforming growth factor 8(TGF- ̄)and connective tissue growth factor(CTGF).Methods CFs were i— solated with collagenase digestion.In order to construct the myocardial fibroblast mode1,angiotensin 11(Ang 11)was added to the culture medium.The mode1 cells were divided into severa1 groups,and different concentrations of valsartan were added in.The CFs growth condition was observed and recorded by light microscope at different time after interven— tion.The viability of CFs was quantitatively assessed by M1vr assay and AO/EB staining.Transmission electron micros— copy was used to observe the subcellular structure.The expression of TGF- ̄and CTGF mRNA and protein were detected by reverse transcription polymerase chain reaction(RT_PCR)and Western blot respectively.Results The CFs finished adhering and growing 24 hours after plantation.The growth rate of CFs was increased significantly after AngI1 was added in.Being intervened by different concentrations of valsartan。characteristic morphologica1 alteration of apoptosis could be seen within 24 hours in parts of the CFs.MTT assay and AO/EB staining showed that valsartan at a concentration of lO ̄mol/L had the best inhibitive effect on CFs growth after 8 hours.AO/EB staining and transmission electron micros— copy suggested that CFs apoptosis was the main cause of death.It is proved that,under this condition,TGF- ̄and CTGF expression of CFs was significantly decreased by RT-PCR and Western Blot.Conclusion The apoptosis rate of CFs was the highest while valsartan at a concentration of 10/ ̄mol/L intervening the cells 8 hours,which may be related to the down regulation expression of TGF- ̄and CTGF. [Key words]MF)Valsartan;AnglI;TGF-13;CTGF 心肌纤维化(myocardial fibrosis,MF)是各种心 血管事件发生的危险因素,主要表现为胶原纤维 过度沉积、心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts,CFs) 数目增多叫。CFs能大量合成分泌基质蛋白、胶原纤 西部医学2013年4月第25卷第4期 Med J West China,April 2013,Vo1.25,No.4 维[2],因此诱导CFs凋亡成为当前研究抗MF的热 点。大量文献从整体水平上提出ARB类药物减轻 MF分子机制的假说[3],但尚未通过体外实验证实。 本研究计划通过构建心肌纤维化细胞模型,探索ARB 类药物减轻心肌纤维化的最佳局部药物浓度和时间, 并通过测定心肌成纤维细胞在干预前后TGF一8及 CTGF的表达,进一步研究AngⅡTGF—B1、CT— GF表达的分子机制以及ARB类药物生物学作用机 理,从而初步揭示ARB类药物治疗心肌纤维化的分 子机制。 1对象与方法 1.1 实验动物与试剂 同济医院动物中心SD大鼠 新生乳鼠。缬沙坦干粉购自北京诺华公司(甲醇溶 解);血管紧张素Ⅱ(超纯水溶解)、RT-PCR试剂盒及 Western Blot设备为Biorad公司产品。I3一actin抗体 和TGF- ̄、CTGF抗体购自Santa Cruz公司。 1.2方法 1.2.1 建立并鉴定心肌纤维化细胞模型 胶原酶消 化心肌组织,差速贴壁法分离CFs。取生长对数期的 3~4代CFs种于96孔板,细胞融合6O 以上时,无 血清培养12h。随机分为空白对照组和心肌纤维化细 胞模型组(细胞培养液中加入10一 ̄mol/L AngII)。 光镜下观察24h后两组细胞生长状况,并采用MTT 比色法鉴定细胞模型的建立是否成功。 1.2.2缬沙坦抑制AngII作用的CFs增殖最佳浓度 及作用时间的筛选 1.2.2.1 MTT、A0/EB(吖啶橙/溴化乙锭)染色法 鉴定细胞活力 将模型组细胞分为:以0.01 ̄mol/L、 0.1“mol/L、l ̄mol/L、lO ̄mol/L、lO0 ̄mol/L的缬沙 坦处理的5个治疗组和溶酶组(每孑L加入甲醇2u1)以 及增殖对照组。光镜下观察缬沙坦干预后4、6、8、12、 24h细胞活力。MTT法分析细胞抑制率。AO/EB染 色计算细胞凋亡率。 1.2.2.2 透射电镜观察干预前后模型细胞亚细胞结 构的改变取lO ̄mol/L缬沙坦干预8h的治疗组细 胞。胰酶消化后离心收集细胞悬液后弃上清,经同济 医学院病理科制作切片后透射电镜下观察、摄片。 1.2.2.3 RT—PCR检测TGF_G及CTGFmRNA水 平的表达状况在这一研究基础上,我们把细胞分为 三组;原代培养的细胞作为正常对照组,MF模型细 胞组作为对照组,而实验组细胞则为lO ̄mol/L缬沙 坦干预8h后的模型细胞。分别提取三组细胞总 RNA。取其中1 g,根据试剂盒提供的实验条件进行 RT—PCR反应。应用OUG0 6.71(Molecular Biology Insights,Inc.,Cascade,C0,USA)软件设计:CT— GF引物序列分别为:上游51_CTAAGACCTGTG— GAATGGGC一3 ;下游5 一CTCAAAGATGTCATT— GCCCCC一3 (扩增片段长383bp)。8一actin[4]引物序列 分别为:上游5 一GTGGGCGCTCTAGGCACCAA一3 ; 下游5『_CTCTTTGATGTCACGCACGATTTC-3 ( 扩增片段长630 bp)。TGF一8引物序列分别为:上游 5 一GGTGGCAGGCGAGAGCGCTGA一3 ,下游5 一 GGCATGGAAGCCCTTGCGCT一3 [。](扩增片段长 290bp)。取5肚1产物于1 琼脂糖凝胶电泳,凝胶成 像系统分析各条带强度,以B—actin的PCR扩增作为 内参照。 1.2.2.4 Western Blot检测TGF—B及CTGF蛋白水 平的表达状况胰酶消化三组细胞,三去污法提取总 蛋白,考马斯亮蓝法检测蛋白浓度,取lOO ̄g,8 的聚 丙烯酰胺凝胶电泳,一抗孵育4℃过夜,二抗37℃孵育 1 h,ECL化学发光显色,检测出TGF一8和CTGF蛋 白的表达;用BIO—PR0FIF图像分析系统进行吸光 度扫描,计算TGF— / —actin和CTGF/ ̄一actin的比 值。 1.3统计学分析各组数据以 ±s表示,组问差异 用t检验。采用SPSS 11.5统计系统处理,P<0.05 为有统计学意义。 2 结果 2.1心肌纤维化细胞模型的构建及鉴定 光镜下观 察CFs在种植24h后贴壁基本完成,形态符合其生长 方式。抗波形蛋白单克隆抗体免疫细胞化学染色法 鉴定为阳性,阳性细胞占98.5 以上。加人AngⅡ 24h后光镜下可见模型组细胞生长密集。 24h后模型组MTT—OD值为(O.3145±0.014)明 显高于空白对照组(0.2215±0.018),具有显著性差 异(P<0.O1),说明本实验成功构建心肌纤维化细胞 模型。 2.2探索缬沙坦抗增殖效应的最佳治疗方案 光镜 下观察,不同浓度缬沙坦干预后的模型细胞在各观察 点均表现为凋亡:如体积缩小,间隙增大,“出芽”及脱 壁悬浮等。lO ̄mol/L缬沙坦干预8h细胞凋亡现象 最为显著。MTT比色法提示:6h后,不同浓度的缬沙 坦对模型组细胞均具有明显抑制作用,且呈浓度依赖 性,细胞抑制率均高于溶酶对照组(P<0.05)(见图 1A),1O肚mol/L缬沙坦干预8h后细胞抑制率最高为 (36.97±2.O54)9,6(见图1B),说明该治疗方案抗增殖 效应最明显。 西部医学2013年4月第25卷第4期 Med J West China,April 2013,Vo1.25,No.4 过自分泌和旁分泌方式诱导CTGF的分泌,CTGF可 能是TGF—l3下游的效应介质。因此,CTGF可能参与 展,进一步探索AngII致心肌纤维化的途径。②研究 AngII通过TGF—B1、CTGF致心肌纤维化的具体信号 传导通路。③研究CTGF在MF中所起的作用和其 具体作用机理。④深人探讨联合用药方案治疗心肌 纤维化的具体作用机制。 【参考文献】 魏峰涛,陆惠华,方宁远,等.血管紧张素Ⅱ与高血压心肌纤维 介导TGF—I3致纤维化的信号传导通路[1引。相关实验 表明尚存在其他诱导CTGF分泌的通路[1 ,同时 Ang 11能刺激TGF—B的活化并诱导其分泌合成[1 ,故 专家推测AngⅡ可能参与调节CTGF的表达。 ARB是近年临床工作中治疗心肌纤维化的重点 药物。动物实验数据表明:它能阻断AnglI和AT1受 体亚型结合,从而抑制心肌纤维化效应[3 ;同时促进 化关系的研究进展[J].医学综述,2003,9(11):668—670. AnglI和AT2结合,起到逆转心肌重构的作用。 本研究可见,缬沙坦可显著抑制心肌成纤维细胞 生长,AO/EB染色和电镜显示各治疗组细胞损伤均 以凋亡为主。MTT和AO/EB染色显示,缬沙坦浓度 为1O/2mol/L作用8h后细胞抑制率及凋亡率均为最 高。RT-PCR和Western Blot的结果显示:TGF—B、I]=l ] ] CTGF在各组心肌成纤维细胞中均能表达,在MF模 型细胞组细胞中,两者的表达较正常对照组显著上 调;而在实验组细胞中,两者的表达不仅较模型组细 胞低,较正常组细胞也显著降低(P<0.01)。因而,我 们可以推断:①心肌成纤维细胞自身可以合成TGF— B、CTGF,通过自分泌途径促进其正常生长分化。② AngⅡ可通过促进TGF-t3、CTGF表达上调进而促进 心肌纤维化。③ARB类药物缬沙坦能有效降低心肌 成纤维细胞中TGF—J3、CTGF表达,其具体机制可能 为:①通过选择性地与AT1受体结合而直接抑制CT— GF。②通过选择性地与AT1受体结合阻断了TGF- ̄ 的表达增多,从而间接影响了CTGF的表达。 4 结论 本研究在成功构建心肌纤维化的细胞模型后给 予缬沙坦干预,筛选出最佳局部作用浓度和时间;而 后,利用RT-PCR技术和Western Blot技术检测 TGF- ̄、CTGF在各组心肌成纤维细胞中的表达状况, 明确了AngII是通过TGF一131、CTGF调节发挥致纤 维化作用的,但是否有其它因素如哺乳类动物雷帕霉 素靶蛋白(mTOR),玻璃体结合蛋白受体ave3整合素 信号通路等参与其间还有待进一步的研究。本实验 在细胞水平证实了ARB能抑制AngII诱导的两种细 胞因子的表达,但传导通路尚不明确;同时,AnglI通 过TGF一81部分调节CTGF表达的信号转导通路和 CTGF自身信号传导通路的研究并不充分。临床上 联合用药为最普遍的治疗方案。因此,我们可以在构 建成功的纤维化细胞模型上进一步研究联合用药的 最佳作用浓度、时间并进而研究其具体的分子机制。 故将来可以开展的研究领域有:①在构建成功的心肌 纤维化细胞模型上,结合国内外心肌纤维化的研究进 苏兴利。朱伟军.心肌成纤维细胞在血管紧张索II致心脏间质 纤维化中的作用[J1.心脏杂志,2003,15(2):163—164. 王平,宁靓.氯沙坦与卡托普利治疗原发性扩张型心肌病 的疗效比较[J].中西医结合心脑血管病杂志。2005,3(11): 1021—1022. 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