SIRT1和SIRT6及相关分子在机械应力对血管细胞功能调控中的作用

发布时间：2018-02-28 20:53

  本文关键词： 内皮细胞 平滑肌细胞 增殖 分化 切应力 周期性张应变 sirtuin　出处：《上海交通大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：血管重建（remodeling）是很多心血管疾病共同的发病基础和基本病理过程，机械应力在其中起重要调控作用。体内血管主要受到切应力(shear stress)和周期性周向张应变（circumferential strain）等血流动力学因素的作用。内皮细胞（endothelial cells, ECs）和血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）是血管壁的主要细胞成分，ECs直接受到切应力的作用，而VSMCs主要承载周期性张应变的作用。在力学因素的作用下，血管重建的力学生物学（mechanobiology）机制尚需进一步阐明。Sirtuin蛋白是一系列NAD+依赖的去乙酰化酶家族，它们在与衰老相关的疾病，还有心血管系统疾病、Ⅱ型糖尿病和癌症等其它疾病中发挥重要作用。但是，sirtuin蛋白是否参与力学因素对血管细胞功能的调控，目前还鲜有报道。 本文第一部分，应用平行平板流动腔系统对单独培养的ECs和与VSMCs联合培养的ECs施加正常切应力（15dyn/cm2），，观察切应力对ECs增殖的影响。应用蛋白免疫印迹、流式细胞术、免疫荧光和RNA干扰等技术方法，研究SIRT1和缝隙连接蛋白（connexin，Cx）在其中的作用及其机制。结果显示，在单独培养条件和联合培养条件下，正常切应力均抑制ECs增殖、激活ECs的SIRT1表达，而抑制Cx40表达。SIRT1抑制剂salermide和干扰SIRT1均逆转切应力对ECs增殖的抑制，导致ECs增殖上调，Cx40表达降低。SIRT1激活剂白藜芦醇（resveratrol）可激活静态条件下联合培养ECs的SIRT1表达，从而促进ECs增殖，降低Cx40表达。结果表明，正常切应力可抑制ECs增殖。SIRT1和Cx40存在相互调控关系，它们共同参与了正常切应力对ECs增殖的抑制作用。 本文第二部分，应用FX-4000T细胞张应变加载系统对VSMCs施加周期性张应变(加载幅度为10%、频率为1.25Hz)，观察正常张应变对VSMCs分化的影响。除了应用上述第一部分方法外，还用酶联免疫吸附试验，观察VSMCs的TGF-β1分泌情况，着重探讨SIRT6、c-fos/c-jun和ICAM-1信号通路在其中的作用。结果显示，周期性张应变促进了VSMCs向收缩表型分化，促进VSMCs分泌TGF-β1，使Smad2和Smad5磷酸化水平升高，并激活SIRT6、c-fos和ICAM-1。TGF-β1重组蛋白刺激静态条件下的VSMCs，也能激活SIRT6。TGF-β1封闭性抗体能够拮抗张应变对SIRT6的激活作用。SIRT6干扰后，抑制了周期性张应变引起的VSMCs分化，抑制了Smad4、c-fos和ICAM-1的表达，但未影响TGF-β1的分泌，并且对Smad2和Smad5的磷酸化水平也无影响。结果表明，正常周期性张应变促进VSMCs向收缩表型分化，TGF-β1/SIRT6/c-fos和ICAM-1信号通路在此过程中起重要作用。 综上所述，生理条件下的切应力和周期性张应变分别抑制ECs增殖，促进VSMCs向收缩表型分化，维持血管壁结构和功能的稳定。Sirtuin蛋白及其相关分子Cx40、TGF-β1/SIRT6/c-fos和ICAM-1在其中起到重要作用。这些新结果对阐明血管重建的力学生物学机制有重要意义。
[Abstract]:Vascular remodeling is the common pathogenesis and basic pathological process of many cardiovascular diseases. Mechanical stress plays an important role in the regulation. Vascular in vivo is mainly affected by hemodynamic factors, such as shear stress / shear stress) and cyclic circumferential strain / circumferential strain strain.Endothelial cells (ECs) and vascular smooth muscle cells (vascular smooth muscle cells), vascular smooth muscle cells (VSMCs), vascular smooth muscle cells (VSMCs), and vascular smooth muscle cells (VSMC) are affected by hemodynamic factors. VSMCs are the main cell components of vascular wall, ECs are directly affected by shear stress. Under the action of mechanical factors, the mechanism of mechanical biological mechanism of vascular remodeling needs to be further clarified that. Sirtuin protein is a family of NAD dependent deacetylase, which is involved in aging related diseases. Other diseases, such as cardiovascular diseases, type 2 diabetes and cancer, play an important role. However, whether sirtuin protein is involved in the regulation of vascular cell function by mechanical factors has not been reported. In the first part of this paper, the effect of shear stress on the proliferation of ECs was observed by applying the normal shear stress of 15dyn / cm ~ (-2) to the cultured ECs and the ECs co-cultured with VSMCs using a parallel plate flow chamber system. The effects of SIRT1 and gap junction protein connexin Cx on ECs proliferation and SIRT1 expression were studied by immunofluorescence and RNA interference. The results showed that normal shear stress inhibited the proliferation of ECs and activated the expression of SIRT1 in ECs. The inhibition of ECs proliferation by inhibiting the expression of Cx40. SIRT1 inhibitor salermide and interfering SIRT1 reversed the inhibitory effect of shear stress on the proliferation of ECs, which led to the up-regulation of ECs proliferation by up-regulating the expression of Cx40. Resveratrol, an activator of ECs, could activate the SIRT1 expression of ECs co-cultured under static conditions, thus promoting ECs proliferation. The results showed that normal shear stress inhibited the proliferation of ECs. SIRT1 and Cx40 regulated each other, and they participated in the inhibition of ECs proliferation by normal shear stress. In the second part of this paper, the effect of normal strain on the differentiation of VSMCs was observed by using the FX-4000T cell strain loading system (the loading amplitude was 10 and the frequency was 1.25 Hz). Enzyme linked immunosorbent assay (Elisa) was used to observe the secretion of TGF- 尾 1 in VSMCs, and the role of SIRT6 c-fos-c-jun and ICAM-1 signaling pathway was discussed. The results showed that cyclic tensile strain promoted the differentiation of VSMCs into contractile phenotypes. Promoting the secretion of TGF- 尾 1 by VSMCs, increasing the phosphorylation level of Smad2 and Smad5, and activating SMC cells stimulated by SIRT6, c-fos and ICAM-1.TGF- 尾 1 recombinant protein, and activating the blocking antibody of SIRT6.TGF- 尾 1 could antagonize the effect of tensile strain on the activation of SIRT6. It inhibited the differentiation of VSMCs induced by cyclic tensile strain, inhibited the expression of Smad4c-fos and ICAM-1, but did not affect the secretion of TGF- 尾 1, nor did it affect the phosphorylation level of Smad2 and Smad5. Normal cyclic tensile strain promotes the differentiation of VSMCs into contractile phenotype. TGF- 尾 1 / SIRT6 / c-fos and ICAM-1 signaling pathway play an important role in this process. In conclusion, shear stress and cyclic tensile strain under physiological conditions inhibited the proliferation of ECs and promoted the differentiation of VSMCs into contractile phenotypes, respectively. Sirtuin protein and its related molecules Cx40TGF- 尾 1 / SIRT6 / c-fos and ICAM-1 play an important role in maintaining the stability of vascular wall structure and function.
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R54;R318.01

【共引文献】

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本文编号：1548918