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编号:10258735
生长抑素对人脐静脉张力的调节及其局部来源*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第4期
     作者:姚忠祥 蔡文琴

    单位:第三军医大学组织学胚胎学教研室,重庆 400038

    关键词:生长抑素;脐静脉;内皮细胞

    解剖学报990417 【摘要】 目的 观察生长抑素(SOM)是否和如何参与对人脐静脉(HUV)张力的调节及是否存在HUV局部来源的SOM。 方法 应用机械电换能器记录SOM对HUV张力的影响及应用原位杂交(ISH)技术观察体外培养人脐静脉内皮细胞(HUVEC)是否表达SOM的mRNA。 结果 当存在HUVEC时,SOM使HUV明显舒张;不存在HUVEC时,SOM并不使HUV明显舒张。原位杂交显示体外培养HUVEC出现SOM mRNA的阳性信号,其阳性百分率受血管活性多肽(VPs)的调节。 结论 HUVEC具有合成SOM的能力并成为HUV局部SOM的一个重要来源,SOM参与了对HUV张力的局部调节作用(HUVEC依赖性舒张HUV),并可能存在自身反馈机制。
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    SOMATOSTATIN REGULATES THE TENSION OF HUMAN

    UMBILICAL VEINS AND ITS LOCAL ORIGIN

    FROM HUMAN UMBILICAL VEINS

    Yao ZhongxiangΔ, Cai Wenqin

    (Department of Histology and Embryology,The Third Military Medical University,Chongqing)

    【Abstract】 Objective Whether and how somatostatin regulates the tension of human umbilical veins,and whether there is a local origin of somatostatin from human umbilical veins were investigated. Methods Mechanical-electrical exchange recorder was used to examine the tension of human umbilical veins,the mRNA expression of somatostatin was observed in the endothelial cells of human umbilical veins cultured in vitro by in situ hybridization technique. Results Somatostatin can obviously relax the human umbilical veins when the endothelium is present,and there is not obvious relaxing when the endothelium is absent.The endothelial cells of human umbilical veins show positive signal of somatostatin mRNA and the positive rate is regulated by vasoactive polypeptides. Conclusions The endothelial cells of human umbilical veins have the ability of synthesizing somatostatin,it is an important local origin of somatostatin from human umbilical veins.Somatostatin involves in the local regulation of the tension of human umbilical veins (human umbilical vein endothelial cells dependent),and it may be controlled by self-feedback mechanism.
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    【Key words】 Somatostatin; Human umbilical vein;Endothelial cell

    生长抑素(somatostatin,SOM)最先是从羊下丘脑分离纯化出来的一种抑制垂体前叶生长激素释放的多肽类物质,它广泛分布于脑、脊髓和消化道等处,具有多种生理作用[1]。SOM亦存在于心血管系统,特别是心脏和脑血管周围的神经纤维中,具有调节血管张力的作用[2]

    人脐血管是母体与胎儿间唯一的血液通道而且缺乏神经支配[3]。SOM是否和如何参与对人脐静脉(human umbilical vein,HUV)张力的调节以及是否存在HUV局部来源的SOM尚不清楚。本实验应用原位杂交(in situ hybridization,ISH)技术对体外培养人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)进行了研究。
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    材料和方法

    1. 人脐静脉张力测定

    参照Hansen等[4]的方法,取健康孕妇足月(胎龄为37~40周)正常分娩的新生儿新鲜脐带,立即置入4℃预冷的Krebs缓冲液中(Krebs缓冲液含NaCl119、KCl 4.6、CaCl2 1.5、NaH2PO4 1.2、MgCl2 1.2、葡萄糖11,mmol/L),仔细分离出HUV,切成约3~5mm长的血管环。将所有血管环置入恒温37.0±0.5℃的Krebs缓冲液中,并持续通入95%O2+5%CO2,60个气泡/min,至少平衡30min后,将两个自制微型L型拉钩插入血管环的管腔内,注意避免损伤HUVEC,一端固定,另一端连接Grass Ft 03机械电换能器(英国Instrument Company Ltd),适当调节基础张力,30min后用Beckmann R611多用途描笔(德国Heraeus公司)记录张力曲线。
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    首先加入终浓度为10-6mol/L的去甲肾上腺素(noradrenaline,NA)使血管环收缩并一直维持NA存在,逐渐加入终浓度分别为10-7、10-6、10-5、10-4、10-3mol/L的SOM,记录血管张力变化。用眼科镊轻轻刮拭血管腔内表面除去HUVEC后,重复上述过程。

    2. HUVEC的原代培养

    根据本室建立的方法[5]培养HUVEC,24h后换液,换液时进行分组,分别加或不加10-7mol/L的血管活性肠肽(vasoactive intestine polypeptide,VIP)、P物质(substance P,SP)和SOM,72h时取培养细胞用于ISH染色。

    3. cRNA探针制备
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    参照蔡文琴等[6]叙述的方法,将含有SOM cDNA片段的psp65质粒转入大肠杆菌HB101(质粒和细菌均由第二军医大学向正华博士转赠)中,扩增抽提后用Sa1 I酶切,用地高辛(Dig)配基随机标记RNA探针法以Dig-11-UTP标记cRNA探针。探针最终工作浓度为2.5mg/L。

    4. ISH染色

    Dig标记的SOM cRNA探针进行体外培养HUVEC的ISH染色程度,参照蔡文琴等[6]叙述的步骤进行杂交前、杂交和杂交后处理。抗Dig抗体Fab段的最终工作浓度为1∶1000,以硝基蓝四唑(NBT)和5-溴-4-氯-3-吲哚基-碱性磷酸酶(BCIP)显色系统显色(上述试剂均为Boehringer Mannheim公司产品)。实验重复3次。封片后采用白细胞分类计数方法,在显微镜下随机计数。每组观察3个标本,每个标本随机计数300~400个细胞,共计数1000个以上细胞,计算其阳性百分率。
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    实验对照组设置:(1)空白对照组,以不含探针的杂交液进行原位杂交,其余步骤同上;(2)RNase对照组,在杂交前处理中预先用10mg/L的RNase溶液(以标准醋酸盐溶液配制)37℃孵育15min,其余步骤同上。

    5. 统计学处理

    参照苑锡光编著的《医用统计分析》方法[7],ISH染色阳性百分率应用两个总体率的假设检验方法进行比较。

    结果

    1. 人脐静脉张力测定

    无论HUVEC存在与否,10-6mol/L的NA均可导致HUV明显收缩,在NA导致HUV收缩的基础上,加入系列浓度(10-7~10-3mol/L)SOM后观察HUV张力的变化表明,在HUVEC存在时,10-3mol/L的SOM对HUV有明显的舒张作用,在除去HUVEC后,10-3mol/L的SOM对HUV的张力几乎没有影响(图1)。当SOM的浓度低于10-3mol/L时,无论HUVEC存在与否,SOM对HUV的张力均未见明显影响。
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    图1 SOM对HUV张力的影响。(+E为存在HUVEC,-E为不存在HUVEC,NA代表去甲肾上腺素)

    Fig.1 Somatostatin affects on the tension of human umbilical vein.+E,presence of endothelial cells in human umbilical vein;-E,absence of endothelial cells in human umbilical vein;NA, noradrenaline.

    2. SOM的ISH染色

    Dig标记SOM cRNA探针的ISH染色结果显示体外培养HUVEC出现阳性信号,表明体外培养HUVEC胞质内含有SOM的mRNA。阳性反应产物为紫蓝色颗粒状,主要分布于核周胞浆中(图2)。
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    图2 原位杂交显示体外培养HUVEC胞质中出现SOM mRNA的阳性信号 ×400

    Fig.2 Positive signal of somatostatin mRNA in human umbilical vein endothelial cells in vitro by in situ hybridization. ×400

    正常组阳性百分率为81%(共计数1083个细胞,其中877个细胞为阳性反应),终浓度为10-7mol/L的血管活性肠肽(VIP)和P物质(SP)对其阳性百分率无显著影响,终浓度为10-7mol/L的SOM可使其阳性百分率明显降低(附表)。

    附表 血管活性多肽(终浓度为10-7mol/L)影响体外培养HUVEC表达SOM mRNA
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    Table Vasoactive polypeptides affect the expression of somatostatin mRNA in

    human umbilical vein endothelial cells in vitro

    对照组

    control

    加VIP组

    +VIP

    加SP组

    +SP

    加SOM组

    +SOM
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    SOM原位杂交染色

    SOM ISH staining

    81%(877/1083)

    79%(887/1123)

    81%(849/1048)

    75%(776/1034)*

     *与对照组相比,P<0.05 *P<0.05 vs control.讨论

    目前已知在心血管系统中存在着30多种血管活性多肽(vasoactive polypeptides,VPs),这些VPs不仅对心血管系统的功能代谢和生长发育有重要的调节作用,而且对心血管系统疾病的发生发展亦有重要影响。SOM是一种存在于心血管系统并具有调节血管张力作用的VPs。已证实在脑血管壁中存在SOM免疫反应性神经纤维,SOM对脑血管张力的调节作用主要是收缩作用,有人认为其收缩血管作用与抑制神经末梢释放SP有关[2]。亦有相反的报道认为SOM通过抑制肾上腺素和去甲肾上腺素的释放以及降低肾素的活性而产生降压效应[8]
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    SOM对无神经支配血管(non-innervated blood vessels,NINBV)如HUV张力有何影响还缺乏研究。本实验应用终浓度为10-7~10-3mol/L的SOM作用于HUV,并比较HUVEC存在和不存在时HUV张力的变化情况。结果表明在HUV中,SOM表现为舒张效应,且主要通过HUVEC途径发挥舒张HUV效应。说明血管内皮细胞(vascular endothelial cells,VEC)在NINBV张力调节中发挥非常重要的作用。而在有神经支配血管(innervated blood vessel,INBV)如脑血管,SOM表现为收缩作用,导致其差异的原因及其作用机制还有待研究。

    心血管系统中的多种VPs,其中有的是心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质,有的是心血管系统自身产生和分泌的一些激素,有的则来自其他内分泌组织所产生的一些循环肽类激素,也有的其确切来源尚不了解。

    人脐血管是母体与胎儿间唯一的血液通道而且缺乏神经支配[3],因此,脐血管内皮细胞所产生的多肽成为血管调控的重要来源。我们先前应用免疫组织化学技术证实SOM反应的HUVEC出现于胚胎第8周并一直维持到出生[9],但未知HUVEC中的SOM是自身合成的还是从血液中摄取的。本实验应用ISH技术证明体外培养HUVEC胞质内出现SOM mRNA的阳性信号,其阳性率高达81%,由此表明体外培养HUVEC具有合成SOM的能力。文献报道[10~12]VEC能合成多种VPs,包括内皮素-1、SP和缓激肽等,Cai等[13]亦证实HUVEC具有合成心钠素和神经肽Y的能力。这些结果说明VEC,尤其是NINBV中VEC的功能非常活跃,具备调节血管张力的物质基础。
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    当分别加入VIP和SP后,HUVEC表达SOM的阳性百分率变化不明显;而加入SOM后HUVEC表达SOM的阳性百分率明显下降。这一结果说明:(1)VIP和SP的调节血管作用与SOM无明显关系;(2)SOM对HUV的舒张作用不是无限制的,当SOM达到一定的剂量或浓度后,如当某种刺激导致HUVEC合成大量SOM或给予大剂量的外源性SOM等情况下,HUVEC会自身调节以减少SOM的合成,即存在自身反馈机制。

    综上所述,HUVEC具有合成SOM的能力,HUVEC合成的SOM作为SOM的一个重要局部来源,参与了对HUV张力的局部调节作用(HUVEC依赖性舒张HUV),这一调节可能存在自身反馈机制。

    * 国家自然科学基金资助项目(No.39670382)

    △ Department of Histology and Embryology,The Third Military Medical University,Chongqing 400038,China
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    参考文献

    1 Brazeau P.Hypothalamic polypeptide that inhibits the secretion of immunoreactive pituitary growth hormone.Science,1973,179(1):77

    2 Mione MC,Ralevic V,Burnstock G.Peptides and vasomotor mechanisms.Pharmac Ther,1990,46(2):429

    3 Fox SB,Khong TY.Lack of innervation of human umbilical cord.An immunocytochemical and histochemical study.Placenta 1990,11(1):59

, 百拇医药     4 Hansen V,Maigaard S,Allen J,et al.Effects of vasoactive intestinal polypeptide and substance P on human intramyometrial arteries and stem villous arterial in term pregnancy.Placenta, 1988,9(3):501

    5 姚忠祥,蔡文琴.体外培养人脐静脉内皮细胞合成与分泌心钠素的初步观察.第三军医大学学报,1995,17(4):326

    6 蔡文琴,王伯沄主编.实用免疫细胞化学与核酸分子杂交技术.成都:四川科学技术出版社,1994:349~429

    7 苑锡光编著.医用统计分析.成都:四川科学技术出版社,1985:74~76

    8 汤健,唐朝枢编著.循环系统的内分泌功能.北京:北京医科大学联合出版社,1989:121~161
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    9 李泽桂,蔡文琴,姚忠祥等.血管活性肽在人胚胎脐血管内皮细胞中的发育.解剖学报,1997,28(1):81

    10 Yanagisawa M,Kurihara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells.Nature,1988,322(3):411

    11 Luscher TF,Vanhoutte PM.The endothelium:modulator of cardiovascular function.Boca Raton Ann Arbor,Boston:CRC Press 1990:1-98

    12 Milner P,Kirkpatrick KA,Ralevic V,et al.Endothelial cells cultured from human umbilical vein release ATP,substance P and acetylcholine in response to increased flow.Proc R Soc Lond (Biol),1990,241(2):245

    13 Cai WQ,Bodin P,Loesch A,et al.Endothelial cell of human umbilical vessels.Chn J Histochem Cytochem 1993,2(suppl):3

    收稿1998-07 修回1998-12, http://www.100md.com