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Wnt/β-连环蛋白在高糖诱导心肌成纤维细胞增殖中的作用

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第39卷第1期 2014年2月 贵 阳 医 学 院 学报 JOURNAL 0F GUIYANG MEDICAL COLLEGE VO1.39 No.1 2014.2 Wnt/[3一连环蛋白在高糖诱导心肌成纤维细胞增殖中 的作用 黄小芳 ,张 韬 ,华 碉 ,赵新军 ,陈红梅 ,刘 彬 一,周迎春 一, 黄桂琼 (1.南方医科大学中医药学院分子生物学实验室,广东广州510515;2.广州医科大学附属第二医院心血管疾病研究所,广东广州 516001) 510260;3.南方医科大学中西医结合医院心内科,广东广州510450;4.惠州市中医医院心内科,广东惠州[摘 要]目的:探讨Wnt/13.连环蛋白(Wnt/13.catenin)在高糖诱导的新生大鼠心肌成纤维细胞CFs增殖中的 作用。方法:分离新生乳鼠CFs,构建高糖(25 mmolfL)诱导CFs增殖细胞模型。采用Wnt/13.catenin抑制剂 XAV939以及激动剂SKL2001Wnt/13-catenin信号通路。MTI"法和细胞计数检测心肌细胞增殖,Western blot 法检测大鼠CFs中3-catenin的表达,实时荧光定量PCR(qPCR)检测增殖细胞核抗原(PCNA)的表达。结果: 25 mmol/L高糖刺激48 h后CFs的细胞增殖显著增加,B—eatenin表达显著升高(P<0.01),XAV939能抑制CFs 增殖(P<0.O1),降低高糖诱导B.catenin及PCNA的表达(P<0.01),SKL2001能对抗XAV939抑制高糖诱导 CFs增殖的作用。结论:高糖诱导的CFs增殖可能与激活Wnt/13-catenin途径有关。 [关键词]成纤维细胞;心肌;高糖;B.连环蛋白;增殖细胞核抗原;信号传导 [中图分类号]R363.21 [文献标识码]A [文章编号]1000-2707(2014)01-0030-05 The Rde of Wnt/13-catenin in Cardiac Fibroblast Proliferation Induced by High Glucose HUANG Xiaofang ,ZHANG Tao ,HUA Yue ,ZHAO Xinjun ,CHEN Hongmei , LIU Bin ,ZHOU Yingchun ,HUANG Guiqiong ’ (J.Laboratory ofMolecular Biology,School f oTraditional Chinese Medwine fSoutohern Medical University,Guangzhou 510515,Guangdong,China;2.Institute of Cardiovascular Disease,te Sehcond Ailfiated Hospital f oGuangzhou Medical University,Guangzhou 510260,Guangdong,China;3.Cardiology Department,Integrated Traditional Chinese Medwal and Western Medicine Hospital ofSouterhn Medwal University,Guangzhou 510450,Guangdong,Chia;4.Carndiology Departent,Huimzhou Hospital f oTraditional Chiesne Medicine,Huizhou 516001,Guangdong,Chia)n [Abstract l objective:To investigate the role of Wnt/B—catenin in neonatal rat cardiac fibroblast proliferation induced by high glucose.Methods:Neonatl rata cardiac fibroblasts were isolated,and high glucose(25mmol/L)induced cardiac fibroblast proliferation model was established;Wnt/13一cate- nin inhibitor XAV939 and agonist SKL200 1 was used to regulate Wnt/B-catenin signaling pathway. Cell proliferation was detected by MTY assay and cell count.Western blot was used to detect the ex— pression of[3-catenin.The expression of proliferating cell nucleus antigen(PCNA)was assayed by qPCR.Results:After incubating with 25 mmol/L hi gh glucose for 48 h,cardiac fibroblasts prolifera— ted obviously,and the expression of B-catenin was increased sinigifcantly in fibroblasts(P<0.01); XAV939 inhibited cardiac fibroblast proliferation(P<0.01)and reduced the expression of B—catenin [基金项目]国家自然科学基金(81302892,81173459,81373575,81202841);广东省自然科学基金(¥2013040016226,¥2013010014777);中国博士后基金 (2013M530363);广州医科大学博士启动项目(2012C50);高等学校博士学科点专项科研基金(20124433110019) ”通信作者E—mail:xmhoolv@163.com;zhychun@126.tom 网络出版时间:2014—02—26网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/52.5012.R.20140226.1327.029.html 30 1期 黄小芳等Wnt/13一连环蛋白在高糖诱导心肌成纤维细胞增殖中的作用 and PCNA(P<0.01);SKL2001 could resist the inhibiting effect of XAV939 in cardiac fibroblast proliferation.Conclusions:Proliferation of cardiac fibroblasts induced by high glucose may be associ- ated with activation of Wnt/13-catenin pathway. [Key words]fibroblasts;myocardium;high glucose;13-catenin;proliferating cell nuclear antigen; signal transduction 心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts,CFs)是 心脏主要构成细胞之一,具有较强增殖能力和对 外界刺激反应敏感性…。糖尿病中由于高糖的 持续作用能诱导CFs的增殖,引起心肌纤维化, 进而出现心功能障碍,引发糖尿病心肌病(diabet— ic cardiomyopathy,DCM)并最终导致心衰的发 生 J。高糖诱导CFs增殖是DCM中最为关键的 病理过程之一,深人探索高糖诱导CFs增殖的机 制对于防治糖尿病心肌病具有重要意义。Wnt是 一类分泌型糖蛋白,通过自分泌或旁分泌发挥作 用。B一连环蛋白(p—catenin)是经典Wnt信号通 路上最重要的分子,它的稳定和核转位是经典 Wnt信号激活的重要标志 J。目前研究表明, Wnt/13.catenin信号通路在心室重构以及转化生 长因子一p(transforming growth factor—p,TGF—B)诱 导CFs的增殖中起了重要的作用 J。本研究将 采用高糖诱导CFs增殖体外模型,运用B—catenin 抑制剂XAV939以及激动剂SKL2001对Wnt/13. catenin在CFs细胞增殖中的作用进行研究,探索 糖尿病心肌病的机制。 1材料和方法 1.1材料 1—3日龄Sprague Dawley(SD)大鼠乳鼠由南 方医科大学实验动物中心提供,SPF级,雌雄不限; 胶原酶II、DMEM培养基、胎牛血清购自Gibco公 司;二甲基亚砜(DMSO)、XAV939、D一葡萄糖、甘露 醇购自Sigma公司;MTF购威佳生物公司; SKL2001购自Millipore公司;B—catenin、GAPDH兔 多克隆抗体购自CST公司;Trizol、引物购自In— vitrogen公司;逆转录试剂盒、实时荧光定量PCR (qPCR)试剂盒购自Takara公司。 1.2方法 1.2.1乳鼠CFs的分离、培养无菌条件下,取1 —4日龄SD大鼠乳鼠心脏,D—Hanks液中洗去残 留血液,0.25%胰蛋白酶4℃消化过夜。次日加入 等体积10%DMEM完全培养基中和胰酶,去上清。 加人l%胶原酶Ⅱ于37℃旋转摇床上分次消化 (速率400 r/min),每次15 min。待细胞消化成单 细胞悬液后进行差速贴壁90 min后去上清,加入 10%DMEM继续培养,每3天传一代,实验采用2 ~4代细胞。 1.2.2 CFs分组培养及MIq"法检测细胞活力 取对数生长的CFs,胰酶消化调节细胞密度为2 X 10 /mL,加入96孔培养板中接种,每孑L 200 ixL,培 养24 h后换成2%DMEM细胞周期同步化12~ 24 h。将CFs分为:对照组(Control,加入5.5 mmol/ L葡萄糖及19.5 mmol/L甘露醇),高糖组(HG,加 人25 mmol/L葡萄糖),Wnt抑制剂组(XAV939,加 入25 mmol/L高糖及1 ̄mol/L XAV939),Wnt抑 制剂加激动剂组(XAV939+SKI2001,加人25 mmol/L 高糖、1 N ̄nol/L XAV939、20 t ̄nol/L SKI2001)。48 h 后去细胞上清,每孔加入150 tzL含MTY的DMEM 培养基,继续培养4 h。吸弃培养液上清,每孔加入 DMSO150 IxL,振荡混匀10 min,于550 nm处检测 OD值。细胞活力=(空白组OD值一干预组OD 值)÷空白组OD值X 100%。 1.2.3细胞计数检测细胞增殖取对数生长的 CFs,胰酶消化调节细胞密度为1 X 10 /mL,加入6 孔培养板中接种,每孑L 1 mL,培养24 h后换成2% DMEN细胞同步12~24 h,加入不同的处理因素 48 h后去细胞上清,胰酶消化细胞,800转3 min离 心细胞后弃上清,0.5 mL DMEM重悬细胞,显微镜 下细胞计数。 1.2.4 Western印迹分析预冷PBS洗细胞2次, 加入200 ixL RIPA裂解液,冰上裂解5 min,细胞刮 刮下细胞,12 000 r/min低温离心10 min,弃沉淀。 BCA法检测蛋白浓度,加入5 XLodding Buffer金属 浴95℃5 min蛋白变性,一80℃冻存。取15 g 蛋白样品上样,用1 X Lodding Buffer补至等体积, 然后进行电泳。电泳结束后,转移至PVDF膜上, 5%脱脂奶粉封闭1 h,分别加入13-catenin (1:1 000)、GAPDH(1:5 000)4℃缓慢摇动过夜, 0.1%TBST洗3次,加入HRP标记的山羊抗兔 31 1期 黄小芳等Wnt/[3一连环蛋白在高糖诱导心肌成纤维细胞增殖中的作用 咖 :_5I 1.5 .【j{{: 鼍1.0 Z 《0.5 Z U 山 O.O Control HG XAV939 XAV939+ SKIJ2001 ‘ 与HG组比较P<0.05;‘ ’与XAV939组比较P<0.05 图3 qPCR检测CFs中PCNA表达 Fig.3 The expression of PCNA detected by qPCR 3讨论 糖尿病是临床的常见病和多发病。随着我国 饮食结构的变化,糖尿病发病率日益升高,中国糖 尿病患者数占全球糖尿病患者总数的1/3;20岁 以上的人群中,年龄标化的糖尿病患病率为 9.7%,2型糖尿病患者发生心衰的概率为 11.8%,是正常人的3倍;糖尿病的主要表现是血 糖升高,其重要并发症是DCM,长期血糖升高可诱 导CFs的过度增殖、表型转化以及细胞外基质失 衡,是DCM心肌纤维化的病理基础 一 。因此,探 索高糖诱导CFs增殖的机制对于阐明DCM机理具 有重要的意义。 Wnt/13一catenin信号通路是细胞生长、分 化、迁移、粘附的重要途径,可分为经典通路和非经 典通路 J。B.catenin是经典通路的关键信号分 子。在非激活状态下,细胞浆中形成稳定的大肠腺 瘤息肉蛋白(Adenomatous polyposis coli,APC)、轴 蛋白(Axin)、糖原合成酶激酶(GSK.313)复合物, p.catenin被GSK-3[3磷酸化,磷酸化的p—catenin 会被泛素一蛋白酶系统降解,使Wnt信号通路被 抑制。当Wnt分子与细胞膜表面受体Frizzled结 合后,散乱蛋白(Dishevelled,DvM)被磷酸化并 与APC结合,抑制GSK-3[3的活性,使得B-cate- nin不能泛素化降解,引起 ̄-catenin在胞浆中积 累继而人核引起细胞内一系列反应 。Wnt/[3- catenin已被证实在心室重构中发挥重要作用,在 主动脉结扎心衰模型中,过表达Dvl一1小鼠出现心 脏增加,心脏指数升高,射血分数下降 ;采用Wnt 通路抑制剂Pyrvinium能抑制心肌缺血诱导的心室 重构并且增加心肌细胞的再生_l ;但是,Wnt/13- catenin途径在DCM动物模型或细胞模型中的作 用尚未见报道。有研究发现高糖能诱导肿瘤细胞 Wnt/15一catenin途径的激活,并认为高糖诱导的 Wnt通路的激活可能是联系糖尿病与肿瘤之问的 潜在途径¨ 。本研究采用高糖诱导CFs增殖体外 模型对Wnt/13.catenin途径在DCM中的作用进行 了初步研究,发现高糖能诱导CFs中13-catenin含 量升高,这提示DCM中可能存在Wnt/IB—catenin途 径的激活。 XAV939是端锚聚合酶(Tankyrase,TNKS)的 小分子抑制物。TNKS具有降低Axin表达的作用, XAV939通过抑制TNKS,提高Axin的含量,稳定 APC—Axin.GSK-3p复合物,降低细胞内p-catenin 的水平 121。SKL2001是一种Wnt通路的激动剂, 也被称为Wnt激动剂II。SKL2001通过影响Axin 与p.catenin的互相作用,进而减少p.catenin的磷 酸化和泛素化降解,提高细胞内13.catenin的含 量¨引。进一步采用Wnt通路的抑制剂XAV939和 激动剂SKL2001处理高糖诱导CFs增殖体外模 型,细胞有丝的标志物PCNA作为观察指标, 深入研究Wnt/[3一catenin途径在高糖诱导CFs增殖 中的作用。研究发现,XAV939能减少CFs中13. catenin的含量并抑制高糖诱导的CFs增殖及PC— NA表达。SKL2001能拮抗XAV939对B—catenin 的抑制作用,并且恢复CFs的增殖表型,提高Pc— NA的表达,提示Wnt/[3一catenin途径在高糖诱导 CFs细胞增殖中起了重要的作用,Wnt/[3一catenin通 路可能是防治DCM的潜在治疗靶点。 4参考文献 [1]国荣,周娟,邓秀玲,等.心肌成纤维细胞在血管紧张 素Ⅱ作用中活性氧水平及p22 phox的表达[J].南方 医科大学学报,2009(2):202—204. 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(2013—12—13收稿,2013—12-21修回) 中文编辑:文箐颍;英文编辑:周凌 [3]赵太平,邱佰房,徐玉东,等.雷公藤治疗大鼠类风湿性 关节炎的效果及其免疫机制[J】.广东医学, 2011(2):2641. [4]冯芳,丁志建,刘俊.佐剂性关节炎大鼠模型的实验研 

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