硫化氫對內(nèi)皮細(xì)胞遷移和缺血過程中血管新生作用的研究.pdf

1、硫化氫(H2S)是一種無色有臭雞蛋味的氣體,大量吸入會導(dǎo)致中毒。但是很多種哺乳動物細(xì)胞自身能產(chǎn)生H2S,如實驗大鼠血液中H2S濃度達(dá)到46μmol/L。體內(nèi)的H2S主要通過含硫氨基酸代謝產(chǎn)生,胱硫醚-β-合酶(cystathionineβ-synthase,CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionineγ-lyasc,CSE)是兩個能分解L-半胱氨酸產(chǎn)生硫化氫的酶。CBS主要存在于神經(jīng)系統(tǒng),對于心血管組織,內(nèi)源性H2S則主要通

2、過CSE的催化產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)在心血管系統(tǒng)中,H2S能開放ATP敏感的鉀離子(KATP)通道,使血管平滑肌舒張,降低血壓;體內(nèi)H2S生成減少與自發(fā)性高血壓的形成有密切關(guān)系;外源性給予H2S能有效保護(hù)心肌的缺血性損傷。由于H2S是一種小分子量的氣體分子,能穿透細(xì)胞膜直接起效,在體內(nèi)產(chǎn)生并受內(nèi)源性關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié),生理濃度時有明確的功能并能被外源性氣體模擬,H2S成為繼一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后的第三個氣體信號分子。
　　 血管

3、新生是指在原有血管床基礎(chǔ)上長出新的血管,存在于組織生長發(fā)育和修復(fù)過程中,腫瘤生長也與其關(guān)系密切,因而調(diào)節(jié)血管新生具有重要的臨床應(yīng)用價值。我們實驗室近期研究表明,內(nèi)皮細(xì)胞上存在CSE的表達(dá),生理濃度H2S不同程度地促進(jìn)了細(xì)胞的粘附、遷移和管腔形成能力,使整合素α2β1的表達(dá)增強(qiáng),Akt磷酸化呈時間和濃度依賴性增加。這是國際上第一篇關(guān)于H2S促進(jìn)血管新生作用的研究論文。本文作者在該論文中分工研究H2S對遷移的影響。本文包括了該論文中已報道的

4、結(jié)果和進(jìn)一步研究的內(nèi)容。已知H2S能促進(jìn)C57小鼠Matrigelplug模型以及雞胚絨毛膜尿囊(CAM)模型中的血管新生,但是在體內(nèi)缺血情況下,H2S是否能促進(jìn)血管新生,并改善缺血區(qū)血供,目前尚未見報道。因此通過我們對整體缺血模型中H2S作用的研究,將更深入地認(rèn)識這個新的氣體信號分子,對其促血管新生作用的應(yīng)用前景也將逐步明朗。
　　 首先,建立了多種內(nèi)皮細(xì)胞遷移模型,從不同的角度論證H2S對內(nèi)皮細(xì)胞遷移過程的影響。我們先后采用

5、劃痕損傷修復(fù)、跨膜遷移和單細(xì)胞實時動態(tài)3種方法,觀察到10和20μmol/L的H2S供體硫氫化鈉(NaHS)促進(jìn)單層內(nèi)皮細(xì)胞劃痕損傷修復(fù)、促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞跨膜遷移和促進(jìn)單個內(nèi)皮細(xì)胞運動的作用。接著采用內(nèi)皮細(xì)胞肌動蛋白骨架熒光染色法,觀察到1和10μmol/L的NariS能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞骨架重排,肌動蛋白多聚化后形成明顯的橫貫細(xì)胞的應(yīng)力纖維。進(jìn)一步地,我們使用10μmol/L的格列苯脲(glibenclamide)阻斷KATP通道或10mmol

6、/L的炔丙基甘氨酸(DL-propargylglycine,PAG)抑制CSE活性(從而阻斷內(nèi)源性H2S的產(chǎn)生),觀察到H2S促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞跨膜遷移的作用被阻斷,肌動蛋白多聚化傾向也削弱了。說明H2S促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和骨架重排的作用同細(xì)胞膜上KATP通道的開放有關(guān),內(nèi)源性H2S參與對內(nèi)皮細(xì)胞遷移的調(diào)控。
　　 然后,建立了大鼠一側(cè)下肢缺血模型,并成功利用該模型研究H2S在體內(nèi)缺血情況下是否能促進(jìn)血管新生,并改善缺血區(qū)血供。不同濃度

7、NaHS(10,50以及200μmol/kg/d)和CSE質(zhì)粒肌肉注射的治療作用在造模28天后通過以下四種指標(biāo)進(jìn)行評價:1)缺血區(qū)域血流量;2)缺血下肢肌肉形態(tài)學(xué)研究;3)毛細(xì)血管密度定量以及4)髂動脈血流量和最大血管舒張儲備。運用熒光微球法比較患側(cè)和健側(cè)肌肉的區(qū)域血流量,結(jié)果顯示50μmol/kgNaHS腹腔注射以及肌肉注射CSE質(zhì)粒均能顯著改善缺血區(qū)血供。HE染色也表明NaHS腹腔注射組和CSE質(zhì)粒肌肉注射組的肌肉形態(tài)基本正常,肌纖

8、維間可見較多血管。用CD31免疫組化染色法觀察腓腸肌橫截面毛細(xì)血管密度,結(jié)果顯示50μmol/kgNaHS腹腔注射以及肌肉注射CSE質(zhì)粒均能增加缺血下肢肌肉毛細(xì)血管密度。采用超聲多普勒血流儀,比較患側(cè)和健側(cè)的髂動脈血流量以及最大血管舒張儲備,結(jié)果顯示50μmol/kgNaHS腹腔注射以及肌肉注射CSE質(zhì)粒能部分恢復(fù)缺血下肢的最大血管舒張儲備。以上結(jié)果說明H2S通過促進(jìn)缺血情況下的血管新生,發(fā)揮其改善缺血區(qū)血供的作用。
　　 最后