中华临床医师杂志(电子版)2012年8月第6卷第15期Chin J Clinicians(Electronic Edition),August 1,2012,V01.6,N0.15 29・ ・论著・ PI3 K—Akt信号通路在胰岛素生长因子一1 诱导平滑肌细胞中的作用 郄鹏黄建赖轶权尤文俊 【摘要】 目的 比较胰岛素生长因子一1(IGF一1)对人脐静脉平滑肌细胞(HUVSMC)和脐动脉平滑肌细 胞(HUASMC)增殖的影响并探讨其机制。方法采用人源HUVSMC和HUASMC进行研究,噻唑蓝(MTr)法 检测IGF-1对两种细胞增殖的影响,并通过Western blot技术检测IGF一1对两种细胞中PI3K-Akt信号通路的 影响。结果不同浓度的IGF.1对HUVSMC和HUASMC的增殖都有明显的促进作用,但对HUVSMC的促增 殖作用明显高于HUASMC。进一步检测PDK-Akt信号通路,IGF-1可激活PDK-Akt信号通路,并且IGF一1对 HUVSMC的激活明显强于HUASMC。wortmannin(渥曼青霉素)明显抑制IGF.1对细胞增殖的促进作用。 结论IGF一1可明显促滑肌细胞增殖,并且在HUVSMC更为明显;IGF一1主要通过激活PI3K.Akt信号通 路来促滑肌细胞的增殖。冠状动脉搭桥术(CABG)后静脉移植物比动脉移植物更容易发生内膜增生的 原因可能就在于此。 【关键词】胰岛素样生长因子I;脐静脉;脐动脉;肌细胞,平滑肌; 内膜增生;PI3K-Akt The effect of PDK-Akt pathway in IGF-1 inducing prolfieration of smooth muscle cell Qm ,HUANG Jian, ,Yi—quan,YOU Wen-jun.Department of Cardiovascular Surgery,The First Afifliated Hospital of Xiamen University,Xiamen 361000,China Corresponding author:YOU Wen-jun,Email:ywj4559@sina.corn.ca 【Abstract】 Objective To investigate the effect of insulin-like growth factor一1(IGF-1)inducing proliferation of human umbilical vein smooth muscle cell(HUVSMC)and human umbilical artery smooth muscle cell(HUASMC) nd iats mechanism.Methods HUVSMC and HUASMC were cultured.Cell proliferation was measured using MTF nd phoasphatidylinositol3一kinase(PI3K)一Akt(protein kinase B)signal path Was measured by Western blot analysis. Results Different concentrations of IGF一1 Call stimulate proliferation of HUVSMC and HUASMC but this proliferation was higher in HUVSMC than HUASMC.An upregulation of PI3K—Akt was observed in the HUVSMC in response to IGF一1 stimulation with lower effect in HUASMC.This effect Was inhibited by wortmannin. Conclusions IGF一1 can promote the proliferation of SMC and this effect is greater in HUVSMC than HUASMC;the activation of IGF一1 on the proliferation of SMC is mainly through PDK—Akt.This may explin the gareater propensity of the vein conduits than the atery to undergo intimal hyperplasia following CABG(coronary artery bypass rafgting). 【Key words】 Insulin・like growth factor I; Umbilical veins; Umbilical arteries; Myocytes,smooth muscle; Intimal hyperplasia;PI3K—Akt 冠状动脉旁路移植术(CABG)术后血管再狭窄是 影响搭桥术远期效果的主要原因。CABG术后一年,高 达20%的静脉移植物闭塞,随后闭塞率为每年4%,10 年后只剩余50%静脉移植物通畅,而CABG术后10年 酶(PI3K)一Akt/蛋白激酶B(PKB)是细胞内重要的信号 通路,影响细胞生长、分化和迁移 引。本实验用胰岛素 生长因子.1(IGF一1)介导HUVSMC和HUASMC细胞 PI3K—Akt信号途径活化,探讨IGF.1/PI3K/Akt信号通 路在内膜增生中的潜在机制。 材料和方法 1.材料:HUVSMC和HUASMC购自美国ATCC;胎 80%的动脉移植物仍保持通畅u J。很多因素可以影响 静脉移植物远期通畅率,其确切机制仍存在很大争议。 血管平滑肌细胞的增殖和迁移在静脉移植物再狭窄发 生中起了重要作用,因此成为探索热点 引。磷脂3激 牛血清、DMEM购自Gibco;IGF一1购自peprotech;MTr、 DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2012.15.011 wortmannin购自Sigma;细胞裂解液(proteoJET Mamma. 1ian Cell Lysis Reagent)购自Fermentas;IGF.1R抗体、 作者单位:361000厦门大学附属第一医院心脏外科 通讯作者:尤文俊,Email:ywj@sina.tom.cn PI3K及磷酸化抗体、Akt及磷酸化抗体、13-aetin抗体、 年 第亘卷第l5期Chin J Clinicians(E1eetronic Edition).Aul ̄:ust1.2012.Vo1.6.No.15 二抗购自cell signal technology o 2。HuVSMC和HUASMC细胞培养:细胞用含 10%胎牛血清的DMEM,在37 ,5%CO 培养箱中培 养。细胞聚集到皿底的80%~90%时,按1:3的比例传 代,实验使用3—6代细胞。 3.分组:剂量效应组:2O r,g/r,ll IGF一1,50 ng/ml 不再增强。ICF一1促进细胞增殖方面的作用在HU. VSMC表现更明显,而HUASMC则较弱。 表1不同浓度的IGF.1作用于HUVSMC和HUASMC 24 h 细胞计数(×10 几, ±s,n=3) IGF一1,100 ng/ml ICF一1,200 ng/ml IGF一1。时间效应 组:分别为加入IGF.1(100 rig/m1)后0.5 h,2 h,4 h, 12 h,24 h。 4.细胞计数:将HUVSMC和HUASMC以5 x 10 细胞/孔接种于24孔板中,10%FBS的DNEM孵育 24 h,饥饿处理(无血清DMEM孵育)24 h。按分组加 入不同终浓度的IGF.1,作用24 h。用0.1%胰蛋白酶 消化细胞,在倒置显微镜下用细胞计数板计数。实验 一式三份,重复三次。 5.MTr:将HUVSMC和HUASMC以5×10 细胞/ 孔接种于96孔板中,适当处理一定时间后,并加入不 同浓度的IGF.1,继续培养12 h,预先设有空白对照组 及抑制剂(wortmannin)组。取出96孔培养板,每孔加 入10 l MTr(5 mg/m1),37℃继续孵育4 h后,每孔加 100 二甲基亚砜(DMSO),振荡10 rain,在酶标仪上 测定各孔光吸收值(570 nm)。实验一式三份,重复 三次。 6.Western blot:IGF一1通过与细胞表面受体IGF一 1R结合,激活细胞内影响细胞生长和增殖的有关信号 通路。我们通过Western blot技术测定两种平滑肌细 胞中IGF.1R的表达及PI3K—Akt信号通路的激活。经 过适当的处理和一定的时间后,两种细胞用冰冷的 PBS洗和胰酶消化,细胞悬液及上清液离心(300 X g) 5 rain。添加100 l冰冷的细胞裂解液来裂解细胞。 该裂解物在4℃下离心(14 000×g)10 rain,收集上清 (蛋白裂解物)保存于一70 oC。BCA试剂盒法测定该 裂解物蛋白浓度。凝胶电泳分离蛋白,并在电转液中 将蛋白转移至PVDF膜,相应的抗体孵育PVDF膜。最 后显色,扫描胶片,蛋白带显色密度用Scion Image软件 分析。实验重复五次。 7.数据统计:所有数据用SPSS 11.0统计软件进 行单因素方差分析,组间进行t检验,结果用均数±标 准差( ±s)表示,P<0.05表示有统计学差异。 结 果 1.IGF.1对HUVSMC和ttUASMC增殖的影响(表 1):通过细胞计数提示低浓度的IGF一1对SMC即有促 增殖作用,随着其浓度的增高,IGF-1对SMC的促增殖 作用也增强,但是到达一定的浓度(100 ng/m1)后作用 注:HUVSNC:与对照组比较,不同浓度的IGF一1对HUVSNC有促进 增殖的作用,P<0.01。HUASMC:与对照组比较,不同浓度的IGF一1对 HUASMC有促进增殖作用(P<0.01),但程度弱于HUVSMC(P<O.01) 进一步实验MTr提示不同浓度的IGF.1均可明显 促进SMC增殖(与对照组相比,P<0.01),呈一定范围 内的剂量依赖关系。并且IGF一1的促进作用在HU— VSMC更显著(P<0.01)。见表2。 表2不同浓度的IGF一1作用于HUVSMC和HUASNC 24 h MTr实验(面±s,n:3) 2.PI3K—Akt信号通路检测:如图1所示:HUVSMC 细胞中,IGF.1诱导后IGF.1tt的表达水平随着时间的 增加而增加,12及24 h最明显,而HUASMC仅在4 h 有一定程度的增加,并且这种刺激效应不能持续。 进一步检测PI3K.Akt,如图2,3所示:HUVSMC 中,IGF一1诱导p-PI3K、P.Akt表达,12 h达到最大程度, 甚至持续到24 h。而在HUASMC,IGF.1的诱导作用在 2 h比较明显,并且这种作用不能持续,p-PI3K,p-Akt 在12 h的时候下降到正常水平甚至更低。IGF一1诱导 平滑肌细胞PI3K磷酸化,也存在一种剂量依赖效应 (图4)。HUVSMC的明显效应在一个低剂量时就开始 了,比HUASMC更敏感。 3.wortmannin对IGF.1诱导的平滑肌增生的作 用:特异性的PI3K抑制剂wortmannin抑制PI3K的活 性。如图5所示,wortmannin(20 ̄mol/L)预处理HU- VSMC和HUASMC后,抑制了IGF.1的促增殖作用。 讨 论 IGF.1参与蛋白合成、细胞迁移和有丝,是血 中华临床医师杂志(电子版)2012年8月第6卷第15期Chin J Clinicians(Electronic Edition),August1,2012,V0】.6,No.15 管平滑肌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞的存活因子 。 激活IGF一1受体会触发多种信号通路,这些通路可诱导 平滑肌细胞的生长、分化和迁移 制。新生内膜细胞由 于IGF—lR的高表达,对环境的改变会更敏感 。在本 实验发现IGF.1介导的IGF一1R上调在HUVSMC要比 HUASMC明显。 静脉移植物内膜增生的原因 。搭桥术后,剪切力是 激活平滑肌细胞中Akt磷酸化的始动因素,是触发内 膜增生的一个途径[1 。本实验中PI3K抑制剂wort- mannin抑制了IGF.1介导的增殖效应,这表明IGF一1通 过PI3K—Akt信号通路导致平滑肌细胞增生,并最终导 致血管狭窄。 静脉移植物衰败是一种常见的临床问题,许多生 PI3K Akt通路对SMC增殖非常重要,是导致内膜 增生和移植物衰败的关键因素-8 J。另有研究证明静脉 平滑肌细胞中,随着时间变化p-PI3K递增,在4 h增 加,并持续24 h,但是动脉平滑肌细胞确没有此效 应 J_。本实验发现IGF.1刺激后,HUVSMC中IGF-1 R、 p-PI3K、P.Akt在数量和时间上显著增加,而HUASMC 长因子和细胞因子参与了增生信号的传导,最终导致 平滑肌细胞增殖。本研究提示:与动脉相比,静脉平滑 肌细胞中激活的IGF一1R、P-PI3K、P-Akt的量更多,时间 更长。因此阐明PI3K—Akt信号通路的表达及其对人动 脉和静脉移植物的作用,将可能在有效治疗静脉移植 物相关疾病方面提供新的方法。 (本文图片及参考文献见光盘) (收稿日期:2011-12-28) 则较弱,这可能揭示搭桥术后静脉移植物内膜增生的 潜在机制。 随传代次数增加细胞表型会发生明显变化Llmu J, 因此本实验采用的是3~6代平滑肌细胞。静脉和动 脉平滑肌细胞血管组织学及生化组成上的差异可能是 (本文编辑:戚红丹) 郄鹏,黄建,赖轶权,等.PI3K—Akt信号通路在胰岛素生长因子一1诱导平滑肌细胞中的作用[J/CD].中华临床医师杂志:电子版,2012,6(15):4207一 4210 ・消息、・ 《中华老年多器官疾病杂志》欢迎投稿、订阅 《中华老年多器官疾病杂志》是由中国人民总医院主管,总医院老年心血管病研究所主办的医学学术期刊,创刊于 2002年6月,双月刊,由王士雯院士任总编辑,国内多学科知名专家组成编委会。 本刊已被评定为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊),自2004年起(用刊为2003年)收入国家科技部中国科技论文 与引文数据库(CSTPC)、中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)、中文科技期刊数据库(全文版)、中国期刊全文数据库(CJFD)、 《中国生物学文摘》和中国生物学文献数据库及“万方数据数字化期刊群”全文上网,被《中国核心期刊(遴选)数据库》、美国《化学文 摘》(CA)收录。 本刊主要内容是交流老年心脏病和老年多器官疾病(两个及两个以上器官相继或同时患病)的诊治经验与教训,探讨老年病的 发病机制和有效防治措施,重点报道我国在老年病研究中具有创新意义的涉及多器官疾病的临床、基础和预防方面的最新成果和经 验,努力推广老年多器官疾病的新观点、新方法、新措施和新药物。 。 本刊主要栏目有专题笔谈、述评、基础研究、临床研究、短篇论著、经验交流、临床病例讨论、综述、讲座、病例报告、科普园地等。 读者对象为广大从事医学特别是老年医学的临床、科研、教学工作者及保健人员。 本刊双月刊,大16开本,铜版纸印刷,96页,每册定价12元,全年72元。国内统一刊号为CN 11-4786/R 国际标准刊号为ISSN 1671-5403,邮发代号:82-408。欲订购者请到当地邮局或汇款至本刊编辑部订阅。 ・ 地址:北京市复兴路28号《中华老年多器官疾病杂志》编辑部 邮编:100853 电话:010.88270497/68163229 Email:zhlndqg@yahoo.corn.cn 网址:http://www.mode301.ca