KLF4在全反式維甲酸誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞分化中的作用及機(jī)制研究.pdf

1、血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)在血管損傷因素刺激下可從分化型轉(zhuǎn)化為去分化型并獲得增殖能力，這個過程稱為表型轉(zhuǎn)化。VSMC表型轉(zhuǎn)化是其進(jìn)行增殖和遷移的先決條件，是高血壓、動脈粥樣硬化和血管再狹窄等血管重塑性疾病的細(xì)胞病理學(xué)基礎(chǔ)。既往研究已經(jīng)證明，去分化型VSMC在全反式維甲酸(all-trans retinoic acid，ATRA)作用下可進(jìn)行分化，并重新獲得收縮能力，然而ATRA誘導(dǎo)VSMC分化的分子機(jī)制尚不清楚。闡明VSMC表型轉(zhuǎn)化的調(diào)

2、控機(jī)制，對防治血管重塑和逆轉(zhuǎn)增殖性血管病變具有重要的意義。 ATRA是一種維生素A的衍生物，通過與胞內(nèi)受體RAR/RXR相互作用而發(fā)揮對細(xì)胞生長、分化和凋亡的調(diào)節(jié)作用。然而，目前對ATRA抑制VSMC增殖及促進(jìn)VSMC分化作用的研究尚少。krupple樣因子(krupple-like factor，GKLF/KLF4)是KLF家族中與胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化和癌癥發(fā)生密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。我室以往的研究證實， ATRA可顯著誘導(dǎo)KLF4

3、表達(dá)及促進(jìn)體外培養(yǎng)的去分化型VSMC進(jìn)行分化，但KLF4在ATRA誘導(dǎo)VSMC分化中的作用及機(jī)制尚不清楚。 為了闡明KLF4在ATRA誘導(dǎo)VSMC分化中的作用及其分子機(jī)制，本文在系統(tǒng)研究ATRA對VSMC增殖、遷移、收縮等生物學(xué)行為以及分化和去分化標(biāo)志基因表達(dá)的影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討KLF4過表達(dá)及基因沉默對VSMC表型及細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。實驗結(jié)果如下： 1.ATRA對VSMC分化的影響 本部分實驗以VSM

4、C分化和去分化標(biāo)志基因表達(dá)作為判斷VSMC表型的指標(biāo)，檢測ATRA對VSMC表型及增殖、遷移和收縮的影響。 2.KLF4在ATRA誘導(dǎo)VSMC分化中的作用 對多種細(xì)胞系的研究表明，KLF4是一個重要的與細(xì)胞生長、分化和凋亡調(diào)節(jié)有關(guān)的基因。但KLF4是否參與ATRA誘導(dǎo)的VSMC分化以及在VSMC表型調(diào)控中發(fā)揮怎樣的作用，目前尚不清楚。本部分實驗觀察大鼠主動脈內(nèi)皮剝脫和ATRA誘導(dǎo)VSMC分化過程中KLF4的表達(dá)變化，以及

5、KLF4過表達(dá)和KLF4基因敲減對VSMC分化和去分化標(biāo)志基因表達(dá)及細(xì)胞表型的影響。 3.KLF4在ATRA抑制VSMC遷移中的作用 VSMC增殖及其從血管中膜向內(nèi)膜遷移是動脈粥樣硬化斑塊形成和血管成形術(shù)后再狹窄的主要原因。研究證明，VSMC的遷移與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的降解密切相關(guān)?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是分解ECM的蛋白酶，在血管組織中以MMP-2和MMP-9最

6、為重要。本部分觀察KLF4過表達(dá)與敲低表達(dá)對VSMC遷移活性的影響及其與MMP-2和MMP-9表達(dá)之間的關(guān)系。 4 KLF4在ATRA抑制VSMC增殖中的作用 當(dāng)血管受到損傷或體外培養(yǎng)的VSMC受到生長因子刺激時，VSMC可從分化表型轉(zhuǎn)化為去分化表型，通過激活細(xì)胞周期進(jìn)展相關(guān)激酶，啟動細(xì)胞周期，使VSMC進(jìn)入S期并開始增殖。周期蛋白依賴性蛋白激酶(cyclin dependent kinase，CDKs)是細(xì)胞周期進(jìn)展調(diào)

7、控系統(tǒng)的核心，而p53是引起G1期阻滯的核心分子。本部分研究觀察KLF4對VSMC增殖的影響及其與P53和CDK4表達(dá)之間的關(guān)系。 5 KLF4與KLF5在調(diào)節(jié)VSMC表型中的相互作用 VSMC表型轉(zhuǎn)化是多個基因表達(dá)變化的結(jié)果，其中，KLF4和KLF5是參與VSMC表型轉(zhuǎn)化的兩個重要的轉(zhuǎn)錄因子。它們是KLF家族中較為鄰近的兩個成員，具有相似的組織分布，能夠識別和結(jié)合同一順式元件，然而卻往往表現(xiàn)出相反的生物學(xué)效應(yīng)。KLF5

8、是一個增殖促進(jìn)基因，而KLF4是一個增殖抑制基因，兩者通過對外界刺激信號的整合作用而維持細(xì)胞增殖與分化處于平衡狀態(tài)。本部分實驗用攜帶KLF4或KLF5的腺病毒分別或共同感染VSMC，通過過表達(dá)KLF4和/或KLF5，觀察其對VSMC表型和細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。 結(jié)論： 1.ATRA通過誘導(dǎo)VSMC分化標(biāo)志基因SM22α和α-SMA表達(dá)、抑制去分化標(biāo)志基因Smemb表達(dá)而促進(jìn)VSMC從去分化型向分化型轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為VSMC增

9、殖和遷移活性降低，對乙酰膽堿刺激的收縮反應(yīng)性增強(qiáng)。 2在KLF4促進(jìn)VSMC分化標(biāo)志基因表達(dá)的同時也抑制去分化標(biāo)志基因的表達(dá)。KLF4在ATRA誘導(dǎo)VSMC分化中發(fā)揮重要作用。 3.ATRA對VSMC遷移活性的抑制作用與誘導(dǎo)KLF4表達(dá)并進(jìn)而抑制MMP-2和MMP-9的表達(dá)及活性有關(guān)。 4 ATRA可以有效地抑制VSMC增殖，使其停滯于G1期，此作用可能通過多種途徑實現(xiàn)，其中，誘導(dǎo)KLF4表達(dá)及由此引起的P53表