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编号:10271637
降钙素基因相关肽对人血管平滑肌细胞增殖的抑制作用
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第1期
     作者:李晓艳 黄从新 孙有刚 王晋明 王晶 王腾

    单位:(湖北医科大学附属第一医院心内科, 湖北 武汉 430060)

    关键词:肌,平滑,血管;细胞周期; 降钙素基因相关肽

    中国病理生理杂志000106

    [摘 要] 目的:从细胞周期的角度探讨降钙素基因相关肽(CGRP)对人血管平滑肌细胞(VSMC)增殖的影响,揭示其抗动脉粥样硬化的作用机制。方法:应用流式细胞仪分析CGRP对VSMC细胞周期的影响,免疫组织化学检测细胞周期蛋白D1、E的表达。结果:CGRP使细胞停留于G0/G1期,并能降低细胞中周期蛋白D1、E的表达。结论:CGRP可能是通过抑制周期蛋白D1、E的积累,使人VSMC停留于G0/G期,限制细胞周期的进程,抑制VSMC增殖。
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    [中图分类号] Q 253 [文献标识码] A

    [文章编号]1000-4718(2000)01-0024-03

    Effect of calcitonin gene-related peptide on proliferation of vascular smooth muscle cells

    LI Xiao-yan,HUANG Cong-xin,SUN You-gang,WANG Jin-ming,WANG Jing,WANG Teng

    (The First Affiliated Hospital of Hubei Medical University, Wuhan 430060, China)

    [Abstract] AIM: To elucidate the effect of calcitonin gene-related peptide (CCRP) in the therapy of atherosclerosis.METHODS:Effect of CGRP on cell cycle kinetics of cultured vascular smooth muscle cells(HA-VSMC) was investigated by flow cytometry. The expression of cyclins D1 and E required for initiation of S phase were also studied by immunochemistry method. RESULT: CGRP was shown to arrest VSMC in the G0/G1 phase of cell cycle and reduced expression of cyclins D1 and E. CONCLUSION:CGRP inhibits proliferation of HA-VSMC by arresting cells in G1 phase via limiting accumulation of cyclin D1 and E. It might play a role in the therapy of atherosclerosis.
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    [MeSH] Muscle, smooth, vascular; Cells cycle; Calcitonin gene related peptide

    血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)的增殖是贯穿于整个动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)发生、发展过程中的基本特征[1]。多种生长因子可刺激静止状态下的VSMC从静止期(G0期)脱逸出来进入细胞周期,并呈现出合成表型,这也是AS病变中平滑肌细胞的特点,同时也是VSMC在粥样硬化形成过程中增殖、迁移的重要前提。因此,抑制VSMC增殖的关键是限制细胞从DNA合成前期(G1期)向DNA合成期(S期)的转化。

    降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)是迄今为止所发现的体内最强的舒血管活性多肽,且具有正性变时、变力作用[2],与心血管疾病密切相关。研究表明,CGRP能抑制自发性高血压大鼠以及内皮素介导的鼠VSMC的增殖[3,4],但它对人VSMC增殖的影响尚不清楚,本研究拟从细胞周期的角度来探讨CGRP对VSMC增殖的影响,揭示其抗AS的作用机制。
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    材 料 和 方 法

    一、流式细胞仪分析:

    选用生长良好的人主动脉VSMC(HA-VSMV,通过中国典型物保藏中心由美国引进,经形态学及免疫组织化学法鉴定)制成细胞恳液,以1×105个/mL的密度接种于T25培养瓶中,37 ℃,5% CO2培养24 h后,用含0.2%FBS的培养基继续培养48 h使细胞趋于静止(G0/G1期),然后加入10%FBS的F-12K培养基进行刺激。随机分为两个组,一组加入CGRP(CGRP组),一组作为对照组(不加CGRP)。CGRP组加入CGRP至终浓度10 mol/L,分别于0、12、24 h收样,弃去上清液,用0.25%胰蛋白酶消化,离心(l000 r/min,10 min),用预冷的PBS洗涤并充分吹打成单细胞悬液,然后固定于70%乙醇中,4 ℃过夜保存。

    各组细胞染色前,离心去除固定液,并用PBS洗涤。加入200 μL RNAase(1 mg/mL),37 ℃水浴30 min,再加入800 μL碘化丙碇(Sigma产品)染色液(100 μg/mL),混匀,置于4℃下避光染色30 min~1 h,然后在流式细胞仪(FACSort,美固BD公司)上进行检测,每个样本测定7×104个细胞,测试前用碘化丙碇染色的鸡红细胞调试,使变导系数稳定在3%左右[5]
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    二、对G1期周期蛋白表达的影响:

    选用生长良好的VAMC制成细胞悬液,以1×105个/ml的密度接种于4孔培养板,每孔中放置2~3块盖玻片,37 ℃,5% CO2培养24 h后,换以含0.2%FBS的培养基继续培养48 h,待细胞处于静止状态后分组,对照组加入含10%PBS的F-12K培养基刺激细胞生长,CGRP组除加入含10% FBS的培养基外,还加入CGRP至终浓度10 mol/L,并于0、12、24 h收样,弃去培养液,小心镊出玻片,PBS洗涤3次,纯丙酮固定30 min,PBS再次洗涤后将玻片固定于载玻片上。

    用SABC法测定周期蛋白D1和周期蛋白E的表达(SABC试剂盒、DAB显色试剂盒、抗周期蛋白D1抗体和抗周期蛋白E抗体均购自武汉博士德生物工程有限公司),并用MPAI-500多媒体图象分析系统进行图象分析。
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    三、统计学处理:

    数据以±s表示,组间比较采用t检验。

    结 果

    一、流式细胞仪分析:

    用PI染色和流式细胞仪进行分析的结果(表1)发现,CGRP在12h时即可抑制VSMC的增殖,增殖指数(proliferating index,PI)低于对照组(P<0.05),24 h时作用则更为明显。对细胞周期时相分布的分析发现,无血清培养的VSMC同时加用CGRP与单用血清刺激相比,无论是12 h或24 h后,停留于G0/G1期VSMC细胞数均较多,而进入S和G2/M期的细胞数目较少。提示CGRP阻止VSMC的G1期→S期转换,使细胞静止于G0/G1期,从而抑制VSMC的增殖。
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    表1 CGRP对HA-VSMC细胞周期的影响

    Tab 1 The effect of CGRP on the cell cycle kinetics of cultured HA-VSMC(±s,n=5) Group

    G0/G1

    S

    G2/M

    PI

    0 h

    74.25±0.65

, 百拇医药     25.75±0.65

    0

    25.75±0.65

    12 h control

    61.56±1.16##

    38.44±1.16##

    0

    38.44±1.16##

    < 12 h CGRP

    66.26±0.98##

    33.24±0.79*##
, 百拇医药
    0.50±0.20

    33.74±0.98*##

    < 24 h control

    60.38±1.27##

    38.63±1.20##

    0.99±0.09

    39.62±1.27##

    < 24 h CGRP

    70.08±1.99**

    28.81±1.73**
, 百拇医药
    1.11±0.31

    29.92±1.99**

    *P<0.05,vs 12 h control;**P<0.05,vs 24 h control;##P<0.01, vs 0 h; PI =(S+G2/M)/(G1+S+G2/M)

    二、对G1期周期蛋白表达的影响:

    细胞进入S期必需有G1期周期蛋白的表达,通过免疫组织化学方法检测,发现用血清刺激VSMC 24 h后可见周期蛋白D1和周期蛋白E的表达,但加用CGRP者均明显低于对照组 (表2)。

    表2 CGRP对G1期周期蛋白表达的影响
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    Tab 1 The effect of CGRP on expression

    of cyclins (±s,n=8) Group

    Cyclin D1 OD

    Cyclin E OD

    0 h control

    12 h control

    12 h CGRP

    24 h control

    24 h CGRP
, 百拇医药
    3.5742±0.6531

    6.2571±0.9882##

    4.8537±1.3604##*

    7.4523±1.100##

    5.996l±0.7722##**

    4.1593±0.8211

    6.0852±1.2971##

    5.2737±1.0178##

    8.2400±1.1599##
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    6.5929±0.8277##**

    *P<0.01,vs 12 h control; **P<0.01, vs 24 h control;##P<0.01, vs 0 h讨 论

    细胞周期是细胞生命活动的基本过程,它包括G1、S、G2和M期。正常成年机体VSMC几乎皆呈现收缩表型,主司舒张和收缩功能。在某些病理状态下,细胞表面的受体被激活,通过第二信使以及早期表达基因(如c-myc),使细胞从其非增殖的、静止的G0期状态过渡到G1期,然后经过G1→S→G2→M期,完成其增殖。我们的实验结果显示,CGRP能阻止VSMC G1期-S期转换,使细胞静止于G0/G1期,从而可以达到抑制VSMC增殖的作用。
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    真核细胞的细胞周期是由细胞周期蛋白依次激活相应的周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)所推动的。细胞周期有两个突发性的调控点或限制点(restriction point):G1→S及G2→M不同的周期蛋白和CDK复合物是这些限制点的关键[6]

    细胞能否通过G1→S限制点,从G1期进入S期,很大程度取决于G1期周期蛋白的积累以及CDK的活性,而CDK的活性又取决于G1期周期蛋白的积累。游离CDK无活性,随着G1期周期蛋白的逐渐积累,二者结合形成周期蛋白-CDK复合物,使CDK显示出丝氨酸/苏氨酸激酶活性,从而导致视网膜细胞瘤蛋白(pRb)的磷酸化[7]。pRb是否磷酸化是控制细胞进入生长分裂周期拟或脱离细胞周期进入分化状态的关键因素[8]。pRb磷酸化后失活,促使与pRb相结合的转录因子E2F释放,处于游离状态的E2F进入细胞核内,使c-myc、b-myc、二氢叶酸还原酶以及DNA聚合酶δ获得表达,促细胞通过G1-S限制点,细胞一旦通过了此限制点,便不再依赖外界增殖信号的刺激而自主地完成增殖周期[9]
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    Fakumoto等在观察蛋白激酶C(PKC)对VSMC的影响中,发现PKC可使周期蛋白D1及周期蛋白E表达明显减弱,周期蛋白D2,D3,CDK2,CDK4及抑癌基因c-myc,c-jun,c-fos表达无明显变化,同时流式细胞仪分析显示VSMC静止于G1期,提示周期蛋白中D1,E是决定细胞由G1-S的关键调控因素[10],其水平上升则细胞能进入S期。在这之后又有研究证实周期蛋白中D1,E中周期蛋白D1-CDK4/6和周期蛋白E-CDK2的活性与G1-S过程更为直接,其水平下降则细胞停滞于G1期。

    本研究表明,CGRP抑制VSMC周期蛋白D1、E的表达。尽管没有测定周期蛋白D1-CDK4/6和周期蛋白E-CDK2的活性,但周期蛋白D1、E蛋白水平的下调可降低G1期细胞内周期蛋白D1-CDK4/6和周期蛋白E-CDK2浓度,从而引起相应激酶活性的降低,使pRb保持去磷酸化状态,细胞停滞于G1期而不能进入S期,由此阻止了VSMC的增殖。
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    [基金项目]湖北省“九五”攻关项目(962P1101)资助

    [参 考 文 献]

    [1] Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1900's[J]. Nature, 1993, 362: 801~809.

    [2] Franco-cereceda A. Cardiovascular effects of calcitonin gene-related peptideⅠand Ⅱin man[J]. Circ Res, 1987,6: 393~397.

    [3] 牛大地,迟学栋,杨青,等. 降钙素基因相关肽对血管平滑肌细胞的影响.[J]. 北京医科大学学报,1992,24:379~381.
, 百拇医药
    [4] 武旭东,徐成斌,陈江,等. 降钙素基因相关肽对内皮素致血管平滑肌细胞增殖的影响[J]. 北京医科大学学报,1997, 29: 91~93.

    [5] Nurse P. Ordering phase and phase in the cell cycle[J]. Cell, 1994, 79: 547~550.

    [6] Hartwell L, Kastan M. Cell cycle control and cancer. Science, 1994, 266: 1821~1828.

    [7] Hunter T, Pines J. Cyclins and cancer Ⅱ: Cyclin D and CDK inhibitors some of age[J]. Cell, 1994, 79: 573~582.

, 百拇医药     [8] Nevins JR, Hughes DA, Ashworth A, et al. E2F: A link between the Rb tumor suppressor protein and viral oncoproteins complementation of byrl in fisson yeast by mammalian MAP kinase kinase requires coexpression of Raf kinase[J]. Science, 1992, 258: 424~429.

    [9] Johnson DG, Schwatz JK, Cress WD. Expression of transcription factor E2F1 induces quiescent cells to enter S phase[J]. Nature, 1993, 35: 349~352.

    [10] Fukumoto S, Nishizawa Y, Hosoi M, et al. Protein kinase C δ inhibits the proliferation of vascular smooth muscle cells by suppressing G1 cyclin expression[J]. J Biol Chem, 1997, 272: 13816~13822.

    [收稿日期]1998-10-20 [修回日期]1999-05-17

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