β-内啡肽介导动脉粥样硬化斑块的发展和不稳定性

β-Endorphin Mediates the Development and Instability of Atherosclerotic Plaques.

作者信息Taisuke Okano, Kengo Sato, Remina Shirai, Tomomi Seki, Koichiro Shibata, Tomoyuki Yamashita, Ayaka Koide, Hitomi Tezuka, Yusaku Mori, Tsutomu Hirano, Takuya Watanabe
PMID32308678
发布时间2020-03-28
DOI10.1155/2020/4139093

实验完整度

包含体外细胞实验(HUVECs、THP-1巨噬细胞、HASMCs)和体内动物模型(Apoe−/−小鼠),涵盖炎症、泡沫细胞形成、表型、迁移、增殖、凋亡及体内病变评估,并有功能验证和机制验证。

主要模型

人脐静脉内皮细胞(HUVECs) THP-1单核细胞来源巨噬细胞 人主动脉平滑肌细胞(HASMCs) Apoe−/−小鼠动脉粥样硬化模型

重点核对

β-内啡肽浓度(10-100 pM)用于体外实验,体内输注剂量5 μg/kg/h THP-1单核细胞经TPA(150 ng/mL)诱导分化为巨噬细胞 Apoe−/−小鼠从13周龄开始喂食高胆固醇饮食,并输注β-内啡肽4周 评估指标包括黏附分子表达(ICAM-1、VCAM-1、E-selectin)、泡沫细胞形成(CD36、ACAT-1)、巨噬细胞表型(MARCO、精氨酸酶-1)、平滑肌细胞迁移、增殖、凋亡及主动脉病变面积

摘要

β-内啡肽是一种内源性阿片肽,其μ-阿片受体在大脑、肝脏和外周组织中表达。β-内啡肽诱导内皮功能障碍,并与胰岛素抵抗相关。我们阐明了β-内啡肽对动脉粥样硬化的影响。我们在体外评估了β-内啡肽对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)炎症反应和单核细胞黏附的影响,对THP-1单核细胞来源巨噬细胞泡沫细胞形成和炎症表型的影响,以及对人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)迁移和增殖的影响。我们还评估了β-内啡肽对Apoe−/−小鼠主动脉病变的影响。μ-阿片受体(OPRM1)在THP-1单核细胞、巨噬细胞、HASMCs、HUVECs和人主动脉内皮细胞中表达。β-内啡肽显著增加THP-1单核细胞对HUVECs的黏附,并通过核因子-κB(NF-κB)和p38磷酸化诱导细胞间黏附分子-1、血管细胞黏附分子-1和E-选择素的上调。β-内啡肽显著增加HUVECs增殖,并增强氧化低密度脂蛋白诱导的巨噬细胞泡沫细胞形成。β-内啡肽还通过单核-巨噬细胞分化期间NF-κB磷酸化显著将巨噬细胞表型转变为促炎M1而非抗炎M2,并通过c-jun-N末端激酶、p38和NF-κB磷酸化增加HASMCs的迁移和凋亡。将β-内啡肽慢性输注Apoe−/−小鼠显著加重主动脉粥样硬化病变的发展,血管炎症和斑块内巨噬细胞/平滑肌细胞比例(斑块不稳定性指标)增加。我们的研究首次证明β-内啡肽促进粥样斑块进展和不稳定性。因此,μ-阿片受体拮抗剂可能有助于预防和治疗动脉粥样硬化。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
β-内啡肽对动脉粥样硬化的发展和不稳定性有何影响?
核心机制
β-内啡肽通过NF-κB和p38磷酸化增强内皮细胞黏附分子表达和单核细胞黏附;通过NF-κB磷酸化促进巨噬细胞M1表型极化;上调CD36和ACAT-1增强泡沫细胞形成;通过JNK、p38、NF-κB磷酸化及ERK/Akt抑制增加平滑肌细胞迁移和凋亡,从而加剧斑块不稳定性。
主要证据
体外实验显示β-内啡肽增加HUVECs黏附分子表达和单核细胞黏附,促进泡沫细胞形成,诱导M1表型,增强平滑肌细胞迁移和凋亡;体内实验显示慢性输注β-内啡肽显著增大Apoe−/−小鼠主动脉病变面积和斑块大小,增加血管炎症和巨噬细胞/平滑肌细胞比例。
研究意义
该研究首次证明β-内啡肽加速动脉粥样硬化斑块的进展和不稳定性,提示μ-阿片受体拮抗剂可能成为预防和治疗动脉粥样硬化的新型潜在治疗药物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证μ-阿片受体表达

确认人血管细胞中μ-阿片受体(OPRM1)的表达情况

通过RT-PCR检测THP-1单核细胞、巨噬细胞、HASMCs、HUVECs和人主动脉内皮细胞中OPRM1 mRNA表达

2

评估β-内啡肽对内皮细胞炎症反应的影响

检测β-内啡肽对HUVECs黏附分子表达和单核细胞黏附的影响

HUVECs经β-内啡肽处理后,采用RT-PCR、Western blot检测ICAM-1、VCAM-1、E-selectin表达及NF-κB、p38磷酸化;钙黄绿素标记THP-1单核细胞黏附实验

3

评估β-内啡肽对巨噬细胞泡沫细胞形成的影响

检测β-内啡肽对THP-1巨噬细胞泡沫细胞形成及CD36、ACAT-1、ABCA1蛋白表达的影响

THP-1单核细胞经TPA诱导分化,加β-内啡肽后与oxLDL和[3H]油酸孵育,测定胆固醇酯形成;Western blot分析相关蛋白表达

4

评估β-内啡肽对巨噬细胞炎症表型的影响

检测β-内啡肽在单核-巨噬细胞分化过程中对M1/M2表型的影响

THP-1单核细胞在TPA存在下培养6天,Western blot检测CD68、MARCO、精氨酸酶-1、PPAR-γ、p-NF-κB表达

5

评估β-内啡肽对平滑肌细胞迁移、增殖和凋亡的影响

检测β-内啡肽对HASMCs迁移、增殖、凋亡及信号通路的影响

划痕实验检测迁移;WST-8实验检测增殖;TUNEL实验检测凋亡;Western blot检测信号蛋白磷酸化及凋亡相关蛋白表达

6

评估β-内啡肽对Apoe−/−小鼠动脉粥样硬化病变的影响

检测慢性输注β-内啡肽对动脉粥样硬化病变发展和斑块不稳定性的体内影响

Apoe−/−小鼠经渗透压泵输注β-内啡肽或生理盐水4周,油红O染色评估主动脉病变,免疫组化检测炎症(pentraxin-3)、单核/巨噬细胞(MOMA2)和VSMC(α-SMA)含量

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Wako--
内皮细胞生长培养基-2Lonza--
平滑肌细胞生长培养基-2Lonza--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
β-内啡肽Peptide Institute--
血小板衍生生长因子-BBWako--
佛波酯Wako--
氧化低密度脂蛋白----
[3H]油酸PerkinElmer--
抗CD36抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗CD68抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗ACAT-1抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗ICAM-1抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗VCAM-1抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗ABCA1抗体GeneTex--
抗磷酸化NF-κB抗体GeneTex--
抗磷酸化JNK抗体GeneTex--
抗α-微管蛋白抗体GeneTex--
抗精氨酸酶-1抗体GeneTex--
抗E-选择素抗体Bioss--
抗MARCO抗体Bioss--
抗PPAR-γ抗体Signalway Antibody--
抗磷酸化Akt抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling Technology--
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology--
抗Bax抗体Cell Signaling Technology--
抗Bcl-2抗体Abcam--
抗剪切型caspase-3抗体R&D Systems--
抗GAPDH抗体Acris-OriGene Technologies--
抗β-肌动蛋白抗体Sigma--
增强化学发光检测试剂GE Healthcare--
High Pure RNA提取试剂盒Roche Diagnostics--
High Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
Power SYBR® Green PCR预混液Applied Biosystems--
StepOnePlus实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
CellTrace™钙黄绿素红橙Life Technologies--
细胞刮刀Iwaki--
细胞计数试剂SFNacalai Tesque--
Sunrise Remote R™酶标仪Tecan--
原位凋亡检测试剂盒Takara Bio--
DAPIDOJINDO--
荧光封片剂Dako--
IX70荧光显微镜Olympus--
FV1000D共聚焦显微镜Olympus--
ImageJ图像分析软件NIH--
Alzet渗透压泵1002型Durect--
鼠尾血压计Kent Scientific--
酶法葡萄糖检测试剂盒Denka Seiken--
酶法总胆固醇检测试剂盒Denka Seiken--
超灵敏小鼠胰岛素ELISA试剂盒Morinaga--
油红O----
抗pentraxin-3抗体Bioss--
抗MOMA2抗体Millipore--
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Sigma--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基和添加剂、培养条件(温度、CO2浓度)、传代数
阅读提示:见Methods 2.1节和2.2-2.9节
泡沫细胞形成实验
THP-1单核细胞分化方案(TPA浓度和时间)、β-内啡肽处理浓度和时间、oxLDL浓度和孵育时间、[3H]油酸浓度和孵育时间
阅读提示:见Methods 2.2节
单核细胞黏附实验
HUVECs传代数和处理、β-内啡肽浓度和处理时间、THP-1细胞标记和共孵育时间、洗涤次数
阅读提示:见Methods 2.6节
平滑肌细胞迁移实验
HASMCs传代数、刮痕工具、β-内啡肽浓度和处理时间、PDGF-BB浓度、血清饥饿时间
阅读提示:见Methods 2.7节
动物实验
小鼠品系、性别、年龄、饮食、β-内啡肽输注剂量和持续时间、麻醉剂配方和剂量、样本量、分组
阅读提示:见Methods 2.10节和Figure 4 legend