Klotho蛋白改善人EPCs功能、修復血管損傷的研究.pdf

1、背景和目的：
　　血管損傷性疾病如動脈粥樣硬化等易導致心力衰竭、肢體壞死、癱瘓等后果，是嚴重威脅人類健康的常見病、多發(fā)病。因此，積極探討損傷血管修復的研究具有重大科學意義和社會經(jīng)濟效益。血管壁主要由覆蓋血管內(nèi)膜的內(nèi)皮細胞和中膜的平滑肌細胞構成，是生理條件下保持血管結(jié)構功能正常的基本成分。內(nèi)皮細胞損傷后可導致粥樣斑塊形成、平滑肌細胞增殖，是血管損傷性疾病發(fā)生、發(fā)展的重要病理生理基礎。成熟內(nèi)皮是終末分化細胞，再生能力有限，針對原位內(nèi)皮

2、的防治策略不能有效修復損傷性血管。內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)是一類可以分化成成熟內(nèi)皮細胞的前體細胞，當機體血管發(fā)生損傷時，EPCs能夠通過遷移、黏附到損傷部位，增殖、分化成內(nèi)皮細胞，修復損傷血管，是目前再生醫(yī)學研究的熱點與前沿。研究發(fā)現(xiàn)EPCs會隨著年齡的增長而衰老，具體表現(xiàn)在EPCs結(jié)構退行性變、功能減退，數(shù)量減少，血管內(nèi)皮損傷后修復能力下降。Klotho蛋白(KL)蛋白是一種內(nèi)源

3、性抗衰老物質(zhì)，主要在腎小管上皮表達，有膜結(jié)合型和分泌型兩種異構體。Klotho蛋白基因敲除的小鼠骨髓和外周血中EPCs數(shù)量顯著降低，提示Klotho蛋白作為重要抗衰老因素之一可能參與EPCs的功能調(diào)控和血管損傷修復。本研究擬探討Klotho蛋白對EPCs分化、增殖、遷移、黏附和旁分泌等細胞功能的影響;并構建C57BL/6小鼠頸動脈損傷模型以揭示其能否通過EPCs動員、歸巢促進血管損傷修復。
　　方法：
　　從健康人外周血中分

4、離并誘導培養(yǎng)EPCs，觀察細胞形態(tài)并利用其攝取DIL-ac-LDL和特異性結(jié)合UEA-1進行鑒定。分別給予0.1、1、10nmol/L Klotho蛋白刺激，同時設置PBS空白對照組、VEGF組(10nmol/L)和Akt信號通路抑制組（同時加入10nmol/L Klotho蛋白和1∶1000的Akt抑制劑）。利用流式細胞術檢測不同濃度Klotho蛋白誘導培養(yǎng)時各組細胞中CD34+/CD133+和CD31+/vWF+陽性率;Transw

5、ell方法檢測各組EPCs的遷移能力;細胞黏附實驗檢測各組細胞的黏附能力;ELISA方法檢測各組EPCs旁分泌SDF-1、bFGF、EGF等細胞因子變化;Western-blot方法檢測各組EPCs中VEGF和VEGFR-2表達變化。
　　構建C57BL/6小鼠頸動脈損傷模型，分別靜脈注射生理鹽水、Klotho蛋白、VEGF、Klotho蛋白+VEGF進行干預。利用流式細胞術檢測3d時Klotho蛋白對頸動脈損傷小鼠外周血中EPC

6、s動員的影響;同時ELISA方法檢測Klotho蛋白對頸動脈損傷小鼠外周血中VEGF、SDF-1、EGF、bFGF表達的影響;測定Klotho蛋白處理頸動脈損傷小鼠不同時期外周血中ET-1和NO含量的變化;利用活細胞熒光染料CM-DiI和Dio-perchlorate標記經(jīng)Klotho蛋白誘導處理的EPCs并通過尾靜脈注射到頸動脈損傷小鼠體內(nèi)，3d后取損傷段頸動脈，暴露內(nèi)膜面激光共聚焦顯微鏡下觀察檢測各組EPCs的歸巢情況;14d時利用

7、cy5-CD31標記歸巢EPCs分化的內(nèi)皮細胞，檢測各組頸動脈損傷小鼠歸巢EPCs的再內(nèi)皮化情況;H&E染色檢測各組頸動脈損傷血管內(nèi)膜增生的變化。
　　結(jié)果：
　　我們發(fā)現(xiàn)從健康人外周血單核細胞層中可分離誘導培養(yǎng)得到DIL-ac-LDL攝取和UEA-1結(jié)合雙陽性的EPCs。流式細胞檢測發(fā)現(xiàn)0.1、1、10nmol/L Klotho蛋白均能夠顯著增加CD34+/CD133+ EPCs和CD31+/vWF+內(nèi)皮細胞的陽性率（vs

8、.對照組，P＜0.05）;Transwell、細胞粘附和ELISA實驗發(fā)現(xiàn)不同濃度Klotho蛋白能夠顯著促進人EPCs遷移、黏附和細胞因子SDF-1、EGF、bFGF的旁分泌能力（vs.對照組，P＜0.05）;同時Western-blot檢測發(fā)現(xiàn)0.1、1、10nmol/L Klotho蛋白作用能夠促進EPCs中VEGF和VEGFR-2的表達（vs.對照組，P＜0.05）;而10nmol/L Klotho蛋白和Akt信號通路抑制劑Ak

9、t inhibitor(1∶1000)同時作用于人EPCs時，CD34+/CD133+ EPCs和CD31+/vWF+內(nèi)皮細胞的陽性率顯著降低，同時EPCs遷移、黏附和細胞因子SDF-1、EGF、bFGF的旁分泌能力也隨之顯著降低（vs.10nmol/L Klotho蛋白，P＜0.05）。利用導絲損傷建立了C57BL/6頸動脈損傷模型后，流式細胞檢測發(fā)現(xiàn)Klotho蛋白和VEGF均能顯著增加頸動脈損傷小鼠外周血EPCs數(shù)量（vs.對照組

10、，P＜0.05）;同時刺激SDF-1、bFGF、EGF、VEGF等因子的分泌（vs.對照組，P＜0.05）;增加外周血中NO分泌而降低ET-1的表達（vs.對照組，P＜0.05）;并能夠顯著增加損傷區(qū)域歸巢EPCs數(shù)量并降低損傷血管內(nèi)膜增生（vs.對照組，P＜0.05）。
　　結(jié)論：
　　本課題首次直接揭示Klotho蛋白可促進人EPCs體外分化、遷移、黏附及旁分泌能力，其機制可能與促進VEGF/VEGFR-2表達及Akt信