剪切力诱导微血管内皮细胞形态学改变及信号转导机制的初步研究
作者：胡金麟 常小飞 宋晓燕 李玉珍 宋 欣
单位：胡金麟 李玉珍 宋 欣 100853 北京市，中国人民解放军总医院微循环研究；常小飞 宋晓燕 北京市，北京工业大学生物工程中心
关键词：剪切力；细胞骨架；原癌基因；离子通道；内皮细胞；微血管
目的 探讨剪切力诱导微血管内皮细胞形态学的改变及其信号转导的可能机制
目的 探讨剪切力诱导微血管内皮细胞形态学的改变及其信号转导的可能机制。方法 采用流动小室的方法，在体外培养的大鼠脑微血管内皮细胞上对剪切力诱导内皮细胞形态学改变及其信号转导的可能机制进行了初步的综合研究。施加的剪切力为0.19、0.35、0.70和1.41 dyn/cm2，作用时间为30min、1h、3h和6h。结果证实剪切力可以诱导内皮细胞一系列的形态、功能的变化。结果 ① 形态学方面： 脑微血管内皮细胞对剪切力的耐受性要低于大血管内皮细胞，在同样的剪切力和作用时间下，大血管内皮细胞可能没有明显变化，但微血管内皮细胞已发生严重的损伤。细胞形态改变明显，间隙增大、皱缩、脱落。进一步的研究发现内皮细胞受剪切力作用后，F-Actin表达明显增加，这可能是内皮细胞为适应外界剪切力作用而产生细胞的伸长，促使内皮细胞G-Actin装配为F-Actin，为形态学改变提供了必要的基础和条件。② 剪切力可以直接导致翻译水平的c-fos蛋白表达量的增高。剪切力作用3h后可见多数细胞核着色加深，核周清晰，核浆对比显著。提示核内c-fos蛋白的表达与剪切力水平有关。另外，内皮细胞核内染色深度与剪切力作用时间呈负相关关系，也印证了c-fos是被剪切力作用短暂上调的原癌基因。流动剪切力诱导的c-fos的适度表达与内皮细胞伸展、细胞骨架蛋白合成、细胞骨架重排等，以适应流动剪切力的作用。但过度的剪切力作用可以引起内皮细胞皱缩、损伤、脱落，这时的c-fos会有过度的表达。如何控制c-fos蛋白的表达量，可能是阻断内皮细胞损伤的可能途径之一。③ 对内皮细胞施加流动剪切力的同时测量K+通道电流，可以清楚地看到剪切力引起的K+通道电流的增加，且能为胞外施加的TEA抑制，符合IKv特征，提示存在剪切力敏感的K+通道。此电流有明显电压依赖性。在膜电位为30mV时大小为54.12±53.23pA，60mV时为106.13±47.42pA，90mV时为154.01±53.22pA。结论 我们的工作证实剪切力可以激活内皮细胞信号转导途径中的ras-MEK-ERK1/2途径，由于不同的机械敏感受体的激活，剪切力似乎可以激活多种内皮细胞信号传导通路，形成一个相互连接的信号传导网络，而内皮细胞一系列的形态、功能的改变可能是这些途径的综合作用的结果。此外，我们的工作从原癌基因的角度说明流动的剪切力可以激活微血管内皮细胞信号转导诸多途径中的ras-MEK-ERK1/2途径，最终引起转录因子的表达。
国家自然科学基金资助项目 NO.39600040, 百拇医药
单位：胡金麟 李玉珍 宋 欣 100853 北京市，中国人民解放军总医院微循环研究；常小飞 宋晓燕 北京市，北京工业大学生物工程中心
关键词：剪切力；细胞骨架；原癌基因；离子通道；内皮细胞；微血管
目的 探讨剪切力诱导微血管内皮细胞形态学的改变及其信号转导的可能机制
目的 探讨剪切力诱导微血管内皮细胞形态学的改变及其信号转导的可能机制。方法 采用流动小室的方法，在体外培养的大鼠脑微血管内皮细胞上对剪切力诱导内皮细胞形态学改变及其信号转导的可能机制进行了初步的综合研究。施加的剪切力为0.19、0.35、0.70和1.41 dyn/cm2，作用时间为30min、1h、3h和6h。结果证实剪切力可以诱导内皮细胞一系列的形态、功能的变化。结果 ① 形态学方面： 脑微血管内皮细胞对剪切力的耐受性要低于大血管内皮细胞，在同样的剪切力和作用时间下，大血管内皮细胞可能没有明显变化，但微血管内皮细胞已发生严重的损伤。细胞形态改变明显，间隙增大、皱缩、脱落。进一步的研究发现内皮细胞受剪切力作用后，F-Actin表达明显增加，这可能是内皮细胞为适应外界剪切力作用而产生细胞的伸长，促使内皮细胞G-Actin装配为F-Actin，为形态学改变提供了必要的基础和条件。② 剪切力可以直接导致翻译水平的c-fos蛋白表达量的增高。剪切力作用3h后可见多数细胞核着色加深，核周清晰，核浆对比显著。提示核内c-fos蛋白的表达与剪切力水平有关。另外，内皮细胞核内染色深度与剪切力作用时间呈负相关关系，也印证了c-fos是被剪切力作用短暂上调的原癌基因。流动剪切力诱导的c-fos的适度表达与内皮细胞伸展、细胞骨架蛋白合成、细胞骨架重排等，以适应流动剪切力的作用。但过度的剪切力作用可以引起内皮细胞皱缩、损伤、脱落，这时的c-fos会有过度的表达。如何控制c-fos蛋白的表达量，可能是阻断内皮细胞损伤的可能途径之一。③ 对内皮细胞施加流动剪切力的同时测量K+通道电流，可以清楚地看到剪切力引起的K+通道电流的增加，且能为胞外施加的TEA抑制，符合IKv特征，提示存在剪切力敏感的K+通道。此电流有明显电压依赖性。在膜电位为30mV时大小为54.12±53.23pA，60mV时为106.13±47.42pA，90mV时为154.01±53.22pA。结论 我们的工作证实剪切力可以激活内皮细胞信号转导途径中的ras-MEK-ERK1/2途径，由于不同的机械敏感受体的激活，剪切力似乎可以激活多种内皮细胞信号传导通路，形成一个相互连接的信号传导网络，而内皮细胞一系列的形态、功能的改变可能是这些途径的综合作用的结果。此外，我们的工作从原癌基因的角度说明流动的剪切力可以激活微血管内皮细胞信号转导诸多途径中的ras-MEK-ERK1/2途径，最终引起转录因子的表达。
国家自然科学基金资助项目 NO.39600040, 百拇医药