周期性张应变诱导VEGFA的选择性剪切在高血压条件下血管重建中的作用

发布时间：2020-07-15 06:01

【摘要】：高周期性张应变引起的血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)去分化和异常增殖在高血压所导致的血管重建中起重要作用。血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA),一种普遍存在于各组织器官中的生长因子,在各种心血管疾病中扮演了重要角色。VEGFA已经被证实能够通过选择性剪切产生多种同源异构体。但是,高周期性张应变能否调控VEGFA的可变剪切以及各种不同的VEGFA同源异构体在高血压诱导血管重建中的作用尚不明确。本研究使用腹主动脉缩窄法构建高血压大鼠模型,一周后通过插管法测量动脉血压,确定模型建立是否成功。通过HE染色检测胸主动脉的重建程度,通过RT-PCR方法检测VEGFA各同源异构体表达水平的变化。结果发现,与假手术组相比,高血压组的VEGFA120和VEGFA164表达量明显上调,但是VEGFA188的表达量没有发生明显变化。体外实验中,应用Flexercell细胞张应变加载系统,对VSMCs进行张应变加载,检测不同幅度张应变加载后VSMCs的分化和增殖水平变化,以及VEGFA各同源异构体表达水平的变化。结果表明,15%高周期性张应变引起了VEGFA各同源异构体mRNA表达水平的变化和VEGFA的分泌,并且导致了VSMCs的去分化以及增殖水平的上升。通过生物信息学分析发现,富含精氨酸/丝氨酸剪切因子1(serine/arginine-rich splicing factor 1,SRSF1)可能参与了VEGFA可变剪切的调控。因此,应用免疫荧光的方法检测了高血压大鼠以及假手术组胸主动脉中SRSF1的分布情况,结果显示与假手术组相比,高血压大鼠胸主动脉中的绝大多数SRSF1由细胞质转移到了细胞核。使用Western Blot以及免疫荧光检测了力学加载后SRSF1在VSMCs细胞质以及细胞核中的分布情况,结果表明高周期性张应变能够显著促进SRSF1在细胞核中的聚集。最后,为了进一步验证SRSF1这一分子的重要作用,采用干扰片段(small interfering RNA,siRNA)干扰的方式,特异性干扰SRSF1,实验结果显示抑制SRSF1后,逆转了高周期性张应变对VEGFA各同源异构体表达的促进作用和VEGFA分泌水平的影响。综上,高周期性张应变能够引起SRSF1的核质转位,通过可变剪切使得VEGFA的分泌水平升高并最终引起VSMCs去分化和增殖水平的上升。本论文丰富了高血压诱导血管重建的力学生物学机制,为寻找防治高血压引起的血管疾病靶标提供了新角度。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R544.1
【图文】：

示意图,动脉,受力,示意图

第章绪论1.1 动脉的基本结构以及所处力学环境动脉是一个典型的多层复合式结构（图 1）。其中，最内层的血管内膜（Tunicintima）由单层的内皮细胞和内皮下层组成，中膜层（Tunica media）是动脉中最厚的一层，主要由弹力纤维、结缔组织以及血管平滑肌细胞（vascular smootmuscle cells, VSMCs）构成，血管的直径主要受到中膜层的影响，特别是其中含量最为丰富的 VSMCs。外膜层（Tunica adventitia）则是由结缔组织构成的疏松层。当血液在血管中流动时，会对血管壁产生三种主要的力学刺激（图 1）。分别为：①血液流动产生的、沿着血流方向的剪切力，其主要作用于血管最内层的内皮细胞，②血流脉动使得血管周期性的舒张与收缩产生的周向张应力，③垂直于血管壁方向的、由于液体压力产生的静压力[1]。1

张应变,功能变化,血管平滑肌,相关信号

临床超声分析发现在正常生理情况下，血管壁细胞的张应变的幅度大约为5%左右，而在高血压情况下则能达到 15%-17%[4]。在高周期性张应变的刺激下，血管为了适应这种外界条件的变化会发生结构重建。主要表现为血管壁的显著增厚，这种增厚与 VSMCs 异常增殖和迁移等密切相关[5,6]。已有研究发现周期性张应变对于 VSMCs 的功能有重要调控作用。周期性张应变可以通过多种力学信号感受器调节 VSMCs 功能（图 2）。本实验室前期结果也证明了多种分子机制的存在。例如，高周期性张应变下调了两种重要的核骨架蛋白 emerin 及 laminA/C 的表达水平，并可能通过这一方式影响众多转录因子的活性并最终导致 VSMCs 异常增殖[8]。在表观遗传学水平，我们也发现高周期性张应变可能通过长链非编码 RNA（longnon-codingRNA，lncRNA）调控 VSMCs增殖。这些结果都表明了力学因素在高血压导致的血管重建中的重要作用[9]。

基本过程,内含子,外显子

其 VEGFA 的分泌水平并且抑制由血清饥饿导致的凋亡，这一发现对于提高间充质干细胞的治疗效果具有积极意义[31]。Faure 等人的实验结果证明了不同频率的周期性张应变可诱导 VEGFA 的可变剪切，并证明了其在成骨过程中的重要作用[32]。上述研究均提示了解VEGFA这一分子的产生机制有助于理解其所参与的各种生理病理过程。VEGFA 的基因表达方式是一个典型的可变剪切过程。在真核生物中，编码信息在基因组上是不连续的，由可以编码蛋白质的外显子以及没有编码作用的内含子交叉组成。当基因表达时会首先转录出包含所有内含子以及外显子的前体 RNA（pre-mRNA），然后通过剪切去除内含子，这一过程被称为 RNA剪切。某些基因在剪切过程中可以通过外显子的不同组合从而产生不同的成熟mRNA，这一变化被称为可变剪切（alternative splicing）。可变剪切是 mRNA 代谢中的重要一步，极大的扩充了基因组的编码能力，使得同一基因能够产生不同的产物，从而发挥不同的功能[33]。

【相似文献】