吳曉倩,宜 全,何麗姍
(廣州醫(yī)學(xué)院藥理教研室,廣東 廣州510182)
心腦血管疾病位居人類疾病譜首位,動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是其主要病理基礎(chǔ)。血漿高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平與冠心病的發(fā)病率呈顯著負(fù)相關(guān),提高血漿HDL-C 已被證實(shí)是防治動(dòng)脈粥樣硬化類疾病的重要策略[1]。內(nèi)皮脂肪酶(endothelial lipase,EL)是HDL 代謝的關(guān)鍵酶[2],由內(nèi)皮細(xì)胞合成,以旁分泌的方式在血管局部發(fā)揮作用。Ishida等[3]在Apo-E 基因敲除小鼠中研究發(fā)現(xiàn),EL 介導(dǎo)單核細(xì)胞向發(fā)生粥樣硬化區(qū)域游走并黏附,下調(diào)HDL 水平,EL 與Apo-E 基因雙敲除小鼠發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化的敏感性上升,提示EL 可能通過調(diào)節(jié)HDL代謝參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。EL 在動(dòng)脈粥樣硬化患者冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞、中膜血管平滑肌細(xì)胞、吞噬細(xì)胞及粥樣斑塊新生血管中都有表達(dá)[4]。然而EL 在動(dòng)脈粥樣硬化中的表達(dá)調(diào)控并不十分明確。氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)是促動(dòng)脈粥樣硬化形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素,參與內(nèi)皮功能損傷、泡沫細(xì)胞形成和炎癥的發(fā)生等。ox-LDL 是否影響EL 的表達(dá),尚未見國內(nèi)、外文獻(xiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用鼠源RAW264.7 巨噬細(xì)胞研究ox-LDL 對(duì)EL 表達(dá)的影響及其可能機(jī)制。
鼠源RAW264.7 巨噬細(xì)胞由中國科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所細(xì)胞庫提供。DMEM 高糖培養(yǎng)基、胎牛血清和胰蛋白酶購自Gibco。BCA 蛋白定量試劑盒和增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光(enhanced chemiluminescence,ECL)試劑盒購自Pierce。蛋白電泳分子量(7 ~175 kD)標(biāo)記和EL 抗體、α-tubulin 抗體、NF-κB p65 抗體和IκBα 抗體購自Cell Signaling。核蛋白抽提試劑盒(cell nuclear extraction kit)和PDTC購自Sigma。Histone H1 抗體、抗兔Ⅱ抗和抗小鼠Ⅱ抗購自Santa Cruz。其余試劑均為分析純產(chǎn)品。
采用序列超速離心法分離健康人新鮮血漿低密度脂蛋白,經(jīng)瓊脂糖電泳、十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳均顯示為單一蛋白條帶。提純的LDL用不含EDTA 的PBS 液透析48 h,隨后在含10 μmol/L CuSO4的PBS 液(pH 7.2)中37 ℃溫育透析12 h,最后在含100 μmol/L EDTA 的PBS 中4 ℃透析24 h。過濾除菌、定量,用PBS 調(diào)蛋白濃度至1 g/L,4 ℃保存?zhèn)溆?。取氧化前后的LDL,瓊脂糖凝膠電泳鑒定。
正常生長(zhǎng)的RAW264.7 巨噬細(xì)胞用高糖DMEM培養(yǎng)基(含10% 胎牛血清)調(diào)節(jié)細(xì)胞密度至1.25 ×108/L,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。細(xì)胞同步化24 h。隨機(jī)分組,分別用(0 ~100 mg/L)ox-LDL 孵育細(xì)胞24 h;PDTC 預(yù)孵育細(xì)胞30 min 后再加50 mg/L ox-LDL 孵育24 h。
細(xì)胞處理后,用細(xì)胞刮刮下細(xì)胞,PBS 洗滌,RIPA 裂解細(xì)胞,10 000 ×g、4 ℃離心30 min,取上清,定量。Western blotting 主要步驟如下:經(jīng)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,電轉(zhuǎn)。5%脫脂牛奶于室溫振蕩封閉60 min,Ⅰ抗4 ℃孵育過夜,TBS 緩沖液沖洗,Ⅱ抗室溫孵育2 h,TBS 緩沖液沖洗,曝光,采用Image-Pro Plus 軟件分析條帶A 值,α-tubulin 為內(nèi)參照。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
參照Sigma 公司試劑盒說明書進(jìn)行核蛋白提取,主要步驟如下:收集細(xì)胞,加lysis buffer 冰上孵育15 min,加Igepal CA-630 劇烈渦旋10 s,10 000 ×g、4℃離心30 s,取上清得胞漿蛋白,用于檢測(cè)IκBα 表達(dá);沉淀為細(xì)胞核,加extract buffer 重懸細(xì)胞核,冰上孵育30 min,并不斷劇烈渦旋。20 000×g、4 ℃離心5 min,取上清用于檢測(cè)NF-κB p65 亞基表達(dá)。Western blotting 同上述方法。Histone H1 為核蛋白內(nèi)參照,α-tubulin 為胞漿蛋白內(nèi)參照。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
不同濃度(0 ~100 mg/L)的ox-LDL 孵育RAW264.7 細(xì)胞使EL 蛋白表達(dá)增加。50 mg/L ox-LDL 達(dá)到高峰,為空白對(duì)照組的(1.92 ±0.34)倍(P<0.05),見圖1。
Figure 1. Effect of ox-LDL on EL protein expression in RAW264.7 cells. ±s. n =3. *P <0.05 vs control(0 mg/L).圖1 ox-LDL 對(duì)RAW264.7 細(xì)胞EL 表達(dá)的影響
50 mg/L ox-LDL 作用于RAW264.7 細(xì)胞15 min IκBα 開始降解,30 min 幾乎降解到最低。同時(shí)NF-κB p65 表達(dá)開始增加,15 ~30 min 增加到最高,見圖2。
NF-κB 阻斷劑PDTC 預(yù)孵育細(xì)胞30 min,再用50 mg/L ox-LDL 孵育細(xì)胞24 h 后發(fā)現(xiàn),PDTC+ox-LDL 組EL 蛋白表達(dá)水平比ox-LDL 組明顯下降(P <0.05),見圖3。
Figure 2. ox-LDL induced activation of NF-κB in RAW264.7 cells. ±s. n=3. *P <0.05 vs control (0 min).圖2 ox-LDL 刺激RAW264.7 細(xì)胞NF-κB 活化
Figure 3. The increased EL expression induced by ox-LDL was inhibited by PDTC. The RAW264.7 cells were treated with 50 mg/L ox-LDL for 24 h with or without pretreatment with 100 μmol/L of PDTC for 30 min. ±s. n =6. **P <0. 01 vs control;#P <0. 05 vs ox-LDL.圖3 PDTC 抑制ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞EL 表達(dá)增加
EL 是1999 年被發(fā)現(xiàn)的甘油三酯脂肪酶家族的新成員。與肝脂肪酶和脂蛋白脂肪酶不同,EL 具有較強(qiáng)的磷脂酶活性。HDL 被證明是EL 的特異性底物[6]。EL 升高會(huì)導(dǎo)致血漿HDL-C、apoA-I 水平明顯下降[7],而EL 基因突變則會(huì)引起血漿HDL 增高[8-9]。而且,EL 對(duì)HDL 的水解作用存在明顯的劑量依賴性:給小鼠注射不同劑量含EL cDNA 的重組腺病毒后出現(xiàn)劑量依賴性的血漿磷脂酶活性上升和磷脂、HDL、apoA-I 水平下降[10]。這些研究表明,EL 與體內(nèi)HDL 水平密切相關(guān)。HDL-C 負(fù)責(zé)體內(nèi)膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn),提高血漿HDL-C 被證實(shí)是防治動(dòng)脈粥樣硬化類疾病的重要策略。因此,明確EL 表達(dá)的調(diào)控、改善HDL-C 水平可能為治療動(dòng)脈粥樣硬化提供新的思路。
ox-LDL 被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵致病因素,介導(dǎo)巨噬細(xì)胞泡沫化、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、內(nèi)皮細(xì)胞損傷、血管平滑肌細(xì)胞遷移等,貫穿動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的整個(gè)過程。然而ox-LDL 是否影響EL 表達(dá)尚未見報(bào)道,本研究發(fā)現(xiàn)ox-LDL 劑量依賴性地增加EL 的表達(dá)。也有文獻(xiàn)報(bào)道,AS 相關(guān)炎癥因子TNFα、IL-1β 是通過NF-κB 通路上調(diào)EL mRNA 和蛋白水平及其酶活性[11]。這些研究與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示EL 可能受到ox-LDL、炎癥因子的調(diào)控參與動(dòng)脈粥樣硬化過程。
NF-κB 是一個(gè)氧化-還原敏感性核轉(zhuǎn)錄因子,主要由p50 和p65 2 個(gè)亞基組成。靜息狀態(tài)下,NF-κB 由于被其天然抑制劑IκBs (IκBα、β、ε、ζ)蛋白包裹在胞漿中處于失活狀態(tài);當(dāng)細(xì)胞受到某些刺激(如氧化應(yīng)激、炎癥等),IKKα/β 蛋白激酶催化IκBs絲氨酸殘基磷酸化(Ser32 和Ser36)繼而被26S 蛋白酶體降解,使得NF-κB p65 亞單位釋放并從細(xì)胞質(zhì)移位到細(xì)胞核,與靶基因上啟動(dòng)子的特定序列結(jié)合,啟動(dòng)多種靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá),參與動(dòng)脈粥樣硬化過程[12]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ox-LDL 刺激RAW264.7 細(xì)胞15 min 胞漿中IκBα 降解增多,而核NF-κB p65 亞單位磷酸化增加,提示NF-κB 被激活。為研究NF-κB 是否參與ox-LDL 刺激引起的EL 表達(dá)增加,我們采用NF-κB 抑制劑PDTC 預(yù)處理細(xì)胞1 h 后發(fā)現(xiàn),ox-LDL 引起的EL 表達(dá)增加被抑制。這提示ox-LDL 可能通過NF-κB 途徑上調(diào)EL 的表達(dá)。
綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)ox-LDL 能夠劑量依賴性地增加EL 表達(dá),該作用可能由NF-κB 介導(dǎo)。然而EL 在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用以及以EL 為靶點(diǎn)、以HDL 為底物的藥物篩選體系建立的可能性還有待進(jìn)一步研究,以期為開發(fā)以調(diào)節(jié)HDL 水平治療動(dòng)脈粥樣硬化的藥物提供新的思路。
[1] Linsel-Nitschke P,Tall AR. HDL as a target in the treatment of atherosclerotic cardiovascular disease [J].Nat Rev Drug Discov,2005,4(3):193-205.
[2] Jaye M,Lynch KJ,Krawiec J,et al. A novel endothelial-derived lipase that modulates HDL metabolism[J].Nat Genet,1999,21(4):424-428.
[3] Ishida T,Choi SY,Kundu RK,et al. Endothelial lipase modulates susceptibility to atherosclerosis in apolipoprotein-E-deficient mice[J]. J Biol Chem,2004,279(43):45085-45092.
[4] Yasuda T,Ishida T,Rader DJ. Update on the role of endothelial lipase in high-density lipoprotein metabolism,reverse cholesterol transport,and atherosclerosis[J].Circ J,2010,74(11):2263-2270.
[5] 卜梓斌,姜志勝,馬珍妮,等. 氧化高密度脂蛋白通過MAPKs 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)ECV304 細(xì)胞表達(dá)組織因子[J]. 中國病理生理雜志,2009,25(4):636-641
[6] Griffon N,Budreck EC,Long CJ,et al. Substrate specificity of lipoprotein lipase and endothelial lipase:studies of lid chimeras[J]. J Lipid Res,2006,47(8):1803-1811.
[7] Tanaka H,Ishida T,Johnston TP,et al. Role of endothelial lipase in plasma HDL levels in a murine model of hypertriglyceridemia[J]. J Atheroscler Thromb,2009,16(4):327-338.
[8] Edmondson AC,Brown RJ,Kathiresan S,et al. Loss-of-function variants in endothelial lipase are a cause of elevated HDL cholesterol in humans[J]. J Clin Invest,2009,119(4):1042-1050.
[9] Hara T,Ishida T,Kojima Y,et al. Targeted deletion of endothelial lipase increases HDL particles with anti-inflammatory properties both in vitro and in vivo[J].J Lipid Res,2011,52(1):57-67.
[10] Maugeais C,Tietge UJ,Broedl UC,et al. Dose-dependent acceleration of high-density lipoprotein catabolism by endothelial lipase[J]. Circulation,2003,108(17):2121-2126.
[11] Jin W,Sun GS,Marchadier D,et al. Endothelial cells secrete triglyceride lipase and phospholipase activities in response to cytokines as a result of endothelial lipase[J].Circ Res,2003,92(6):644-650.
[12] Gareus R,Kotsaki E,Xanthoulea S,et al. Endothelial cell-specific NF-kappa B inhibition protects mice from atherosclerosis[J]. Cell Metab,2008,8(5):372-383.