氧化應激條件下SOCE對EPCs細胞活性及凋亡影響的研究.pdf

1、背景及目的:既往研究表明，血管內皮損傷是動脈粥樣硬化(AS)形成的起始因素，其修復有利于延緩AS的進展，因此，如何有效地修復受損的血管內皮便成了AS防治研究的焦點。內皮祖細胞(EPCs)具有分化為內皮細胞(ECs)，促進血管形成的能力，因此已經受到人們的廣泛關注。近年來的研究發(fā)現(xiàn)雖然輸注EPCs到動物體內可以有效延緩AS進程，但仍然存在著輸注到體內的細胞生存能力低下的問題。AS進程受多種因素影響，其中大多數因素能夠誘導氧化應激，而它又直

2、接或者間接促進ECs及內皮受損，觸發(fā)AS的發(fā)生且貫穿整個AS過程。另外有文獻報道稱氧化應激能夠導致EPCs增殖、分化、遷移及粘附等能力的降低，促進細胞凋亡，因此提高EPCs在氧化應激條件下的生存能力則可能為細胞療法治療AS提供一種保障。
　　鈣庫操縱型鈣內流(SOCE)是哺乳動物細胞尤其非興奮細胞是普遍存在的一種Ca2+內流方式。SOCE由鈣庫操縱型Ca2+通道(SOCC)介導且在多種疾病的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。本實驗室前期

3、研究發(fā)現(xiàn)EPCs上存在SOCE，改變SOCC的主要組成蛋白能夠影響細胞的增殖、分化、遷移及粘附等功能。但是SOCE是否參與氧化應激誘導的EPCs損傷尚未見報道，另外越來越多的證據表明胞內Ca2+濃度和Ca2+信號通路與氧化應激密切相關。
　　因此，本研究擬利用過氧化氫(H2O2)作為氧化應激的誘導劑處理EPCs，探索SOCE在氧化應激誘導的EPCs損傷中可能發(fā)揮的作用以及相關機制，并嘗試尋找減緩甚至逆轉氧化應激誘導EPCs損傷的靶

4、點及策略。
　　方法:
　　1.H2O2對EPCs細胞活性、細胞凋亡的影響
　　1.1 EPCs的分離接種、培養(yǎng)及鑒定
　　取雄性SD大鼠，150-180 g，腹腔注射過量的戊巴比妥鈉(100μ g/kg)處死，經碘伏消毒后解剖取脾臟，接著梯度離心法分離獲取單個核細胞并接種至低糖型培養(yǎng)基中。以培養(yǎng)內皮細胞的條件培養(yǎng)至7天，培養(yǎng)過程中用顯微鏡觀察細胞貼壁情況及細胞形態(tài)變化，符合EPCs特征并用DiI-Ac-LDL和

5、FITC-UEA-I熒光雙吞法檢測細胞是否具備EC特性。
　　1.2 H2O2對細胞活性的影響
　　EPCs培養(yǎng)7天，用胰蛋白酶消化后接種至96孔板，待細胞貼壁后H2O2處理，cck8檢測細胞活性。
　　1.3 H2O2對細胞凋亡的影響
　　EPCs培養(yǎng)7天，H2O2處理細胞，凋亡相關試劑染色后上流式細胞儀檢測EPCs凋亡情況。
　　2.H2O2對胞內Ca2+流、SOCE及SOCC復合體的影響
　　2

6、.1 H2O2對胞內鈣流的影響
　　2.1.1 EPCs培養(yǎng)7天，避光孵育Fluo-3AM，H2O2處理后觀察細胞內鈣流變化。
　　2.1.2 EPCs培養(yǎng)7天，Ca2+螯合劑(BAPTA)預處理，H2O2處理后cck-8及凋亡試劑盒分別檢測細胞活性和細胞凋亡情況。
　　2.2 H2O2對SOCE的影響
　　EPCs培養(yǎng)7天，為了探討H2O2誘導的胞內Ca2+濃度變化是否由SOCE引起的，避光孵育Fluo-3AM

7、，觀察無細胞外Ca2+存在情況下，H2O2和毒胡蘿卜素(TG)處理，激光共聚焦顯微鏡下觀察此時及Ca2+濃度回落后加入CaCl2溶液細胞內鈣流變化。
　　2.3 H2O2對SOCC復合體的影響
　　2.3.1 EPCs培養(yǎng)7天，提取總RNA，半定量PCR觀察SOCC復合體主要組成成分（Orai1、Stim1、Trpc1）轉錄水平的變化。
　　2.3.2 EPCs培養(yǎng)7天，提取總蛋白，BCA法測量蛋白濃度，Western

8、 blot檢測翻譯水平SOCC復合體主要組成蛋白（Orai1、Stim1、Trpc1）的改變。
　　2.4 抑制SOCE后觀察H2O2對胞內鈣濃度的影響
　　2.4.1 shRNA干擾Stim1的表達
　　EPCs培養(yǎng)5天，貼壁好，融合度大約30-50％，用攜帶shRNA的慢病毒轉染2天，熒光顯微鏡觀察并用免疫印跡法分析干擾效度。
　　2.4.2 抑制SOCE對H2O2誘導的鈣內流的影響
　　藥物抑制及sh

9、RNA干擾EPCs后，孵育裝載Fluo-3AM，HBSS溶液洗去培養(yǎng)液中殘留的Fluo-3AM，H2O2處理并在顯微鏡下觀察Ca2+實時變化情況。
　　3.H2O2增強SOCE對細胞活性及凋亡的影響
　　SOCE抑制劑抑制及shStim1干擾EPCs來抑制SOCE，H2O2處理細胞后分別用cck-8和凋亡試劑盒檢測細胞活性及凋亡情況。
　　4.H2O2通過SOCE引起細胞凋亡機制的探討
　　4.1 抑制SOCE對

10、胞內活性氧(ROS)水平的影響
　　培養(yǎng)EPCs，ML-9預處理或shRNA干擾抑制SOCE后加H2O2處理6小時，對比觀察細胞凋亡情況。
　　4.2 抑制SOCE對caspase家族的影響
　　培養(yǎng)EPCs7天，H2O2處理并用免疫印跡法分析其對caspase家族蛋白的表達情況的影響，針對有明顯變化的caspase家族蛋白，抑制SOCE后觀察H2O2處理對蛋白表達的影響。
　　4.3 抑制SOCE對內質網應激水

11、平及線粒體損傷水平的影響
　　觀察發(fā)現(xiàn)H2O2處理EPCs能夠顯著上調caspase9和caspase12蛋白的表達水平，這說明H2O2處理可能觸發(fā)了與內質網應激及線粒體功能紊亂相關的凋亡途徑，為了進一步證實這一推論，用H2O2處理EPCs，免疫印跡法檢測內質網應激特異性表達蛋白CHOP、BIP及線粒體功能紊亂標志蛋白cytochrome C的表達變化，并觀察線粒體膜電位變化情況。以及抑制SOCE后加H2O2處理同樣檢測這些指標，

12、觀察其對內質網應激水平及線粒體損傷水平的影響。
　　結果:
　　1.H2O2對EPCs細胞活性、細胞凋亡的影響
　　1.1 EPCs的分離接種、培養(yǎng)及鑒定
　　分離獲取脾源性EPCs并接種至低糖型培養(yǎng)基上，期間在倒置顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)貼壁細胞逐漸增大變變圓，最終呈現(xiàn)梭狀、紡錘狀、樹突狀等各種形狀。熒光雙吞法鑒定顯示，DiI-Ac-LDL和FITC-UEA-I雙陽性的細胞大概有85％，這些即為EPCs。
　　1

13、.2 H2O2對細胞活性的影響
　　不同濃度H2O2處理EPCs6小時，cck-8檢測細胞活性顯示200μMH2O2時細胞活性顯著降低(p＜0.05)，600μM時細胞活性接近50％。用600μM H2O2處理不同時間發(fā)現(xiàn)1小時后細胞活性明顯降低(p＜0.05)，6小時時細胞活性降至50％左右。因此600μM H2O2處理6小時作為后續(xù)實驗的實驗條件。
　　1.3 H2O2對細胞凋亡的影響
　　600μMH2O2處理E

14、PCs6小時，凋亡試劑盒檢測細胞凋亡顯示，細胞凋亡明顯增加(p＜0.05)，而且對照組和H2O2處理組細胞凋亡率分別為5.30％和40.65％。
　　2.H2O2對胞內Ca2+流、SOCE及SOCC復合體的影響
　　2.1 H2O2對胞內鈣流的影響
　　2.1.1 EPCs培養(yǎng)7天，避光孵育Fluo-3 AM，600μM H2O2處理并在激光共聚焦顯微鏡下觀察，結果發(fā)現(xiàn)，加入H2O2后胞內Ca2+濃度迅速升高。

15、　　2.1.2 為了進一步探討H2O2、Ca2+濃度與細胞活性及凋亡的關系，首先利用胞內Ca2+螯合劑(BAPTA)預處理EPCs，再用600μM H2O2處理6小時，cck-8檢測發(fā)現(xiàn)可以顯著減緩H2O2造成的EPCs活性的降低(p＜0.05)，與此同時，流式細胞儀檢測結果表明H2O2造成的EPCs凋亡增加的狀況也得到顯著改善(p＜0.05)。
　　2.2 H2O2對SOCE的影響
　　為了探討H2O2是否通過SOCE誘導

16、胞內Ca2+的改變，避光孵育Fluo-3AM后，HBSS溶液洗脫細胞外Ca2+，H2O2和TG處理EPCs發(fā)現(xiàn)H2O2處理與TG一樣能夠誘導典型的鈣釋放激活鈣內流的過程。
　　2.3 H2O2對SOCC復合體的影響
　　實驗表明H2O2處理能夠引起SOCE的變化，為了進一步探討H2O2引起SOCE改變的機制，我們分別在轉錄水平及翻譯水平檢測SOCC復合體組成成分（Orai1、Stim1、Trpc1）的改變，結果顯示與對照組相

17、比轉錄水平Orai1下調、Stim1上調、Trpc1下調，翻譯水平Orai1下調39.77％(p＜0.05)、Stim1上調122.03％(p＜0.05)、Trpc1無明顯變化(p＞0.05)。
　　2.4 抑制SOCE后觀察H2O2對胞內鈣濃度的影響
　　2.4.1 針對H2O2引起改變的SOCC復合體主要組成成分，選取干擾Stim1來特異性抑制SOCE，熒光顯微鏡下觀察近一半細胞攜帶熒光，免疫印跡法結果表明ShRNA干擾

18、能夠下調Stim1蛋白表達達30.15％(p＜0.05)。
　　2.4.2 SOCE抑制劑(ML-9)預處理及ShRNA干擾Stim1后，600μ MH2O2處理6小時觀察EPCs胞內Ca2+濃度變化，結果顯示抑制SOCE能夠明顯降低H2O2誘導的胞內Ca2+濃度升高。
　　3.H2O2增強SOCE對細胞活性及凋亡的影響
　　抑制SOCE后600μM H2O2處理6小時cck-8檢測細胞活性及凋亡試劑盒檢測凋亡發(fā)現(xiàn)，與

19、H2O2組相比ML-9組和ShRNA干擾組細胞活性分別升高20.04％(p＜0.05)和27.68％(p＜0.05)，細胞凋亡分別降低16.45％(p＜0.05)和23.34％(p＜0.05)。
　　4.H2O2通過SOCE引起細胞凋亡機制的探討
　　4.1 抑制SOCE對胞內ROS水平的影響
　　600μM H2O2處理6小時，胞內ROS水平明顯升高(p＜0.05)，而用胞內ROS清除劑預處理組則細胞凋亡減少18.5

20、49％(p＜0.05)，說明ROS水平的升高會導致細胞凋亡增加，那么抑制SOCE所減緩的H2O2誘導的細胞凋亡是否跟胞內ROS水平相關呢？進一步我們抑制SOCE發(fā)現(xiàn)抑制SOCE可以明顯降低H2O2誘導的胞內ROS水平的升高(p＜0.05)。
　　4.2 抑制SOCE對caspase家族的影響
　　為了探索H2O2通過SOCE誘導細胞凋亡的機制，首先檢測H2O2對caspase家族的影響，結果顯示它可以明顯促進caspase家

21、族成員9和12表達的上調(p＜0.05)。
　　4.3 抑制SOCE對內質網應激水平及線粒體損傷水平的影響
　　600μM H2O2處理6小時，能夠明顯上調caspase家族成員9和12的蛋白表達水平，說明H2O2處理可能激活了內質網應激凋亡途徑和線粒體損傷凋亡途徑，為了進一步證實這一推論，我們檢測內質網應激及線粒體損傷相關指標，結果顯示H2O2明顯上調CHOP、BIP及cytochrome C的表達(p＜0.05)，降低線

22、粒體膜電位(p＜0.05)，說明H2O2上調內質網應激水平及線粒體損傷水平。而抑制SOCE可以明顯降低H2O2誘導的內質網應激水平及線粒體損傷水平的升高(p＜0.05)。
　　結論:
　　1.H2O2促進EPCs細胞活性的降低及細胞凋亡的增加。
　　2.H2O2促進EPCs上SOCE的增強。
　　3.H2O2部分通過上調Stim1的表達增強SOCE。
　　4.H2O2通過增強SOCE促進EPCs細胞活性的降