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编号:10271660
大鼠心肌成纤维细胞是肾上腺髓质素的重要来源
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第2期
     作者:王晓红 符民桂 庞永政 唐朝枢 高连如 石湘云

    单位:王晓红 符民桂 庞永政 唐朝枢(北京医科大学第一医院心血管病研究所,北京 100034);高连如 石湘云(海军总医院)

    关键词:肾上腺髓质;脂多糖类;肿瘤坏死因子;心肌;成纤维细胞

    中国病理生理杂志000204

    [摘 要] 目的:本实验在培养的大鼠心肌成纤维细胞 (Fb) 和心肌细胞上观察了肾上腺髓质素(AM)分泌和5种因素对AM合成和分泌的调节,以阐明心肌组织AM的细胞来源。方法:乳鼠心肌Fb 和心肌细胞培养;放射免疫法测定AM的含量; 放射配基结合法测定Fb和心肌细胞AM受体。结果:心肌Fb和心肌细胞均可合成和分泌AM,而且成纤维细胞分泌AM远高于心肌细胞 (P<0.01)。肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor, TNF α)、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可刺激Fb和心肌细胞AM的合成与分泌。转移生长因子β (transformation growth factor β,TGFβ)和干扰素α(interferone α, IFNα)可抑制Fb和心肌细胞合成分泌AM。成纤维细胞存在着高亲和力和低亲和力两种结合位点,而心肌细胞仅存在着高亲和结合位点,心肌细胞AM受体Bmax值高于Fb (P<0.01) 。结论:心肌Fb也合成和分泌AM,Fb和心肌细胞都存在AM受体。
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    [中图分类号] R329.3 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)02-0109-04

    Myocardial fibroblasts of rat are an important source of producing adrenomedullin

    WANG Xiao-hong, GAO Lian-ru, FU Min-gui, PANG Yong-zheng,SHI Xiang-yun, TANG Chao-shu

    (Institute of Cardiovascular Research, The First Hospital, Beijing Medical University, Beijing 100034, China)
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    [Abstract] AIM: To elucidate the cellular source of adrenomedullin (AM) in myocardial tissue, the effects of 5 substances on secretion of AM from cultured rat fibroblasts and myocytes were examined in this study. METHODS: Myocardial fibroblast and myocyte isolation and culture; AM was measured by radioimmunoassay; AM receptors were assayed by radioactive analysis method. RESULTS:Tumor necrosis factor α (TNFα), lipopolysaccharide (LPS) and basic fibroblast growth factor (bFGF) all could stimulate AM synthesis and secretion in myocardial Fb and myocyte , and the amount of AM secreted by Fb was greater than that by myocytes, whereas transforming growth factor-β(TGFβ),and interferon-α(IFNα) suppressed in it in myocardial Fb and myocytes. Myocardial Fb has two kinds of AM binding sites, but myocyte has only one high affinity- binding site.CONCLUSIOIN:Myocardial fibroblasts could synthesize and secrete AM, and there are AM receptors in both myocardial fibroblasts and myocytes.
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    [MeSH] Adrenal medulla; Lipopolysaccharides; Tumor necrosis factor; Myocardium; Fibroblasts

    肾上腺髓质素(adrenomedullin,AM)是近年从人嗜铬细胞瘤中分离出的由52个氨基酸组成的舒血管肽,属于降钙素基因相关肽超家族。具有降低血压、利钠利尿、增强心肌收缩力、抑制平滑肌增殖和迁移等广泛的生物学效应[1,2]。AM及其受体在体内有广泛分布,特别是心血管系统,如心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞均存在AM 受体并能合成和分泌AM, AM除存在于血液起循环激素样作用外,组织的AM以旁分泌/自分泌的方式起局部调节作用[2]。心肌梗塞、心衰和心肌肥大时血浆AM的升高与其病情的严重程度呈正相关,认为AM升高可作为心肌结构和功能损伤的一个标志[3~6]。成纤维细胞 (fibroblast,Fb)是心肌的重要组分,对心肌的功能和结构具有重要的影响。最近资料发现,培养的Swiss 3T3 (Fb)能合成和分泌AM[7],但心肌成纤维细胞能否合成和分泌AM目前未见报道。因此本实验观察了AM在心肌成纤维细胞和心肌细胞的分泌和调节, 以探讨AM在心肌组织的细胞来源。
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    材 料 和 方 法

    一、心肌细胞和成纤维细胞的培养

    细胞分离和培养根据Calderone 等[7]报道的方法稍加修改。2 d龄SD大鼠乙醚麻醉,断头处死,心室组织用含0.1%胰蛋白酶的HBSS(无Ca2+)中

    4℃消化过夜。心室细胞加10 mL含0.1%胶原酶反复消化,每次消化的上清液4 ℃ 100 g离心3 min,沉淀用冰冷的HBSS再悬浮, 4℃ 100 g离心4 min,沉淀在含10% FBS DMEM液中重新悬浮,在培养瓶差速贴壁75 min两次,最早贴壁的细胞为Fb,晚贴壁的为心肌细胞。

    二、细胞和细胞内AM免疫活性(ir-AM)的测定

    根据Isumi等[8]报道的方法,心肌细胞和成纤维细胞接种24孔板(2×105 cells/well),贴壁48 h,在无血清DEME培养基中孵育24 h后,加入处理因素(见结果中表示)孵育12 h。收集培养液用醋酸和Triton X-100(终浓度分别为0.25 mol/L和0.02%)酸化,100℃加热15 min,冻干后溶解在RIA标准缓冲液中,测定AM的放免活性。Fb和心肌细胞分别用PBS洗两次,在1mol/L醋酸中刮下并收集细胞,100℃ 加热10 min,细胞溶解物超声破碎、离心,上清在Sep-Pak C18 cartridages浓缩。溶解液溶于RIA标准缓冲液中,测定AM的活性。AM 放免药盒为Phoenix Pharmac Inc.产品。AM (1-50) rat为100%反应,与人AM1-52、大鼠和人AM N-20 肽、内皮素1和淀粉不溶素(amylin)均无交叉反应,IC50为32pg/tube。
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    三、AM与受体结合测定

    心肌Fb和心肌细胞在6孔板聚集后,用1 mL 含20 mmol/L HEPES的DEMD液(pH7.4)冲洗两次后,加入1 mL含有0.05% BSA, 0.01% Triton X-305和不同浓度[125I]-rAM(0.5~20 nmol/L)室温下孵育1h。非特异结合加入2 μmol/L的非标记rAM。孵育后细胞用冷的PBS洗1次,0.5 mol/L NaOH 溶解细胞,放射活性用γ-计数器计数。特异性结合=总结合-非特异性结合。标记的和标准的AM均购自Phoenix Pharmac Inc。

    四、 统计处理

    数据采用±s表示,统计学处理采用One-Way ANOVA分析,组间Dunnett's test,受体结合分析采用1或2个结合位点的非直线回归(Graphpad Prism,Graph pad Soft Ware,San Diego,CA)计算解离常数(kd)和最大结合量(Bmax)。
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    结 果

    一、 心肌细胞和Fb细胞AM含量和分泌AM量的比较

    基础状态下(对照组) Fb内AM 含量较心肌细胞低52%(1.77±0.15 vs 3.86±0.24 fmol/2×105 cells*12h-1), 但AM分泌量为心肌细胞1.7倍(9.22±0.54 vs.5.48±0.36 fmol/2×105*12 h-1,P<0.01)。 在心肌Fb,TNFα (50 ng/mL), LPS(100 ng/mL)和bFGF (100 ng/mL)刺激AM分泌,与对照组相比,AM的分泌量分别比对照组高184%, 76% 和65% (均P<0.01),而TGFβ(10ng/mL) 和IFNα (100 U/mL)使AM分泌量分别低41%和65%(均P<0.01)。在心肌细胞,TNFα和bFGF刺激心肌细胞AM的分泌, 分别增加86%和82%(均P<0.01)。TGFβ减少其分泌42%(P<0.01),而LPS和IFNα对心肌细胞AM分泌没有影响。除bFGF轻度刺激细胞内AM含量增加外,其它细胞因子对细胞内AM的含量无显著影响,但无论是成纤维细胞还是心肌细胞,细胞内AM的含量明显低于培养液中AM的含量。结果如表1所示。
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    表1 不同因素对心肌成纤维细胞和心肌细胞AM分泌和细胞内AM含量的影响

    Tab 1 Effects of various substances on ir-AM secretion from cardiac Fb and myocytes

    ir-AM(fmol/2×105 cells.12 h-1) and cellular ir-AM (fmol/2×105 cells.12h-1) (s, n=6)

    ir-AM secretion Fb

    Myocytes
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    Cellular ir-AM Fb

    Myocytes

    Control

    9.22±0.54

    5.48±0.36

    1.77±0.15

    3.86±0.24##

    TNFα(50 ng/mL)

    26.22±1.88**

    10.17±0.78**

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    4.04±0.26

    LPS(100 ng/mL)

    16.22±1.14**

    5.88±0.38

    1.84±0.14

    4.01±0.33

    bFGF(100 ng/mL)

    15.27±1.32**

    12.26±0.94**

    2.16±0.24
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    4.22±0.37*

    TGFβ(10 ng/mL)

    5.43±0.42**

    3.17±0.26**

    1.59±0.20

    3.94±0.30

    IFNα(100U/mL)

    3.22±0.41**

    5.18±0.43

    1.62±0.17
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    3.67±0.27

    *P<0.05, **P<0.01,vs control group; ##P<0.01, vs Fb

    Fig 1a Saturation binding of [125 I]-AM in myocardial fibroblasts and myocytes of rat heart

    图1a 大鼠心肌成纤维细胞和心肌细胞与[125I]-AM 结合的饱和曲线

    Fig 1b Scatchard transformation in myocardial fibroblasts and myocytes of rat heart
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    图1b 大鼠心肌成纤维细胞和心肌细胞与[125 I]-AM 结合的Scatchard作图

    二、成纤维细胞和心肌细胞[125I]-AM受体结合的比较

    Fb [125 I]-AM受体结合具有饱和性,Scatchard作图表明,具有两个结合位点,高亲和位点Bmax为(272±22) fmol/2×105 cell, Kd=1.79±0.12 nmol/L,低亲和位点Bmax为(1190±98) fmol/2×105 cells, Kd=(17.3±1.5) nmol/L。在心肌细胞AM仅存在高亲和力位点,Bmax为(1801±106) fmol/2×105 cells, Kd=(2.70±0.22) nmol/L。结果如图1a,1b所示。

    讨 论
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    Isumi等[7]在血管内皮细胞上发现合成的AM并不能贮存于细胞,而是持续地分泌,认为AM分泌量是合成的指标。本工作在培养的大鼠心肌Fb和心肌细胞上比较观察,发现心肌Fb孵育12 h,分泌的AM较心肌细胞多68% (P<0.01), 因此认为Fb 也是心肌AM生成的重要来源。与心肌细胞相似,Fb生成AM为生长因子bFGF和炎症因子TNFα, TGFβ的调节,但与心肌细胞不同,LPS和IFNα仅影响Fb但不影响心肌细胞AM的生成。

    心肌产生的AM主要以旁分泌/自分泌方式作用于细胞膜上的受体,通过第二信使cAMP发挥生物学效应[2]。本实验观察到心肌细胞AM是单一高亲和位点,其Bmax不仅高于Fb高亲和位点约6倍(P<0.01), 而且高于Fb高低亲和位点Bmax的总和(1801±106 vs 1462±83 fmol/2×105 cells,P<0.01)。Isumi等[7]最近报告了培养的Fb(Swiss 3T3)分泌AM,推测其对炎症和损伤部位的实质细胞起局部调节作用。本实验观察到心肌Fb能大量合成和分泌AM,易受炎症因子和生长因子的调控,因此在认识心肌缺血、梗死、肥大等病理过程中AM对心脏功能和结构重塑(remodeling)的影响时,不可忽略心肌Fb的作用。
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    [基金项目] 国家自然科学基金资助(39730220)

    [参 考 文 献]

    [1] 张继峰,苏家林,唐朝枢,等. 肾上腺髓质素前体肽段(45-92)的心血管效应[J]. 北京医科大学学报,1997,29(5):393~395.

    [2] 方秋红,赵鸣武,唐朝枢. 肾上腺髓质素研究进展[J]. 国外医学生理、病理科学与临床分册,1997,17(4):343~345.

    [3]Jougasaki M, Stevens TL, Borgeson DD, et al. Adrenomedullin in experimental congestive heart failure: Cardiorenal activation[J]. Am J Physiol, 1997, 273: R 1392~1399.
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    [4] Miyao YJ, Nishikimi T, Goto Y, et al. Increase plasma adrenomedullin levels in patients with acute myocardial infarction in proportion to the clinical severity[J]. Heart, 1998,79:39~44.

    [5]Daggubati S, Parks JR, Overton RM, et al. Adrenomedullin, endothelin, neuropeptide Y, atrial, brain, and C-type natriuretic prohormone peptides compared as early heart failure indicators[J]. Cardiovas Res, 1997,36:246~255.

    [6] Rademaker MT, Charles CJ, Lewis LK, et al. Beneficial hemodynamic and renal effects of adrenomedullin in an ovine model of heart failure[J]. Circulation, 1997, 96: 1983~1990.
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    [7] Isumi Y, Minamino N, Katafuchi T, et al. Adrenomedullin production in fibroblasts: Its possible function as growth regulator of Swiss 3T3 cells[J]. Endocrinology, 1998, 139, 2552~2563.

    [8] Calderone A, Thaik CM, Takahashi N, et al. Natric oxide, atrial natriuretic peptide, and cyclic GMP inhibit the growth-promoting effects of norepinephrine in cardiac myocytes and fibroblasts[J]. J Clin Invest, 1998, 101:812~818.

    [9]Isumi Y, Shoji H, Sugo S, et al. Regulation of adrenomedullin production in rat endothelial cells[J]. Endocrinology, 1998,139: 838~846.

    [收稿日期] 1999-01-05 [修回日期] 1999-06-14, 百拇医药