牛磺酸通過p38通路對缺氧內皮細胞ICAM—1，VCAM—1表達的影響

張曉丹+趙書雅+李蘊琳+朱大嶺+張茹+盛潔靜+王淑靜

[摘要] 探討牛磺酸（taurine，Tau）通過p-p38通路對牛肺主動脈內皮細胞（PAECs）中ICAM-1，VCAM-1的影響及其作用機制。原代培養PAECs取4～12代細胞用于實驗。分為5組：對照（control）組、缺氧（hyp）組、抑制劑（SB203580）組、給藥（Tau）組、抑制劑+給藥（SB+Tau）組，Tau的給藥濃度為100 mmol·L^-1，p38抑制劑SB203580濃度為20 μmol·L^-1，給藥時間為12 h。MTT檢測不同濃度Tau對PAECs的抑制。使用Western blot及Real-time PCR方法檢測p38通路蛋白及炎癥因子ICAM-1，VCAM-1的表達情況。使用免疫熒光檢測p38核位移情況。MTT結果顯示隨著Tau濃度增加，對PAECs增殖抑制增強。Western blot和Real-time PCR結果顯示在蛋白水平及基因水平Tau都抑制ICAM-1，VCAM-1的表達。Western blot的結果和免疫熒光的結果均顯示Tau可以抑制p38蛋白的活化。Tau可能通過p38 MAPK通路抑制由缺氧引起的牛肺主動脈內皮細胞中ICAM-1，VCAM-1的表達。

[關鍵詞] 牛磺酸； p38通路； ICAM-1； VCAM-1

[Abstract] To investigate the effect of taurine（Tau） on ICAM-1， VCAM-1 by p-p38 pathway in bovine pulmonary artery endothelial cells（PAECs） and explore its mechanism of action. Generation 4-12 cells in primary cultures of PAECs were used in experiments and divided into five groups： control group， hypoxia（hyp） group， inhibitor（SB203580） group， treatment（Tau） group， and treatment+inhibitor（SB+Tau） group. The concentration of Tau：100 mmol·L^-1； p38 inhibitor SB203580： 20 μmol·L^-1； and the treatment time was 12 h. MTT assay was used to detect the inhibitory effect of different concentrations of Tau on PAECs. Western blot and Real-time PCR method were used to detect the p38 pathway proteins and ICAM-1， VCAM-1 expression levels. Immunofluorescence was used to investigate p38 nuclear displacement situation. The results of MTT showed that the inhibitory effect was gradually increased with increasing concentrations of Tau. Western blot and RT-PCR revealed that the protein and mRNA expression levels of ICAM-1， VCAM-1 were reduced by Tau. Western blot and immunofluorescence showed Tau can inhibit p38 activation. Tau may decrease the expression levels of VCAM-1 and ICAM-1 in endothelial cells induced by hypoxia through MAPK p38 pathway.

[Key words] taurine； p38 pathway； ICAM-1； VCAM-1

牛磺酸以游離狀態存在于人體體液和細胞中，但含量較低，據文獻報道通過體外攝取牛磺酸達到較高水平時對心血管疾病、糖尿病等具有治療作用。其還與缺血性心臟病的死亡率呈負相關，具有內皮保護、抗氧化、抗內源性損傷、降低高膽固醇血癥、抗平滑肌細胞增殖和凋亡等作用，并可抑制血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）的釋放，但關于牛磺酸抗炎相關作用的文獻卻鮮少報道[1-2]。

p38屬于分裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）家族是一種非常保守的絲氨酸、蘇氨酸蛋白激酶，是信號轉導過程中一組主要的信號分子，p38通路的激活可促進多種促炎因子的表達和釋放，是調整炎癥反應的重要通路之一[3]。細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和血管細胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）是2種重要黏附分子，同屬于黏附分子的免疫球蛋白超家族。存在于內皮細胞中，受致炎因子刺激時表達增加，介導炎癥反應與炎癥反應密切相關[4]。

1 材料與方法

1.1 試劑及儀器 新鮮牛肺取自哈爾濱雙城屠宰場，p38，p-p38抗體購于碧云天公司，ICAM-1，VCAM-1，二抗辣根過氧化酶標記羊抗兔和辣根過氧化酶標記羊抗鼠購于Santa Cruz公司。

1.2 原代培養 取新鮮胎牛肺分離肺動脈，至于緩沖鹽溶液中（HEPEs，1%青/鏈霉素），在超凈臺內縱向剪開血管。使用無菌刀片從血管內表面刮取細胞，然后移入膠原酶溶液（3 mL/血管，盛于35 mm培養皿）。刮取細胞完畢后，將細胞轉移至15 mL EP管。25 ℃溫育細胞8～9 min后1 500 r·min^-1離心10 min沉淀細胞。棄上清，洗細胞3次。離心細胞棄上清。重懸細胞，培養瓶中48 h后清除非黏附細胞和雜質。

1.3 MTT法檢測Tau對PAECs增殖的影響 將0.25%胰蛋白酶置于細胞瓶中消化細胞，10 s后將細胞收集到1個EP管中混勻，均勻接種于96孔板，每孔都加入混勻的細胞懸液200 μL，置于37 ℃，5%CO₂培養箱中孵育。貼壁后，按照：H（不加藥），TL（25 mmol·L^-1），TM（50 mmol·L^-1），TH（100 mmol·L^-1）加藥缺氧細胞箱孵育12 h。取出96孔培養板，每孔加MTT溶液（5 g·L^-1）20 μL，37 ℃正常細胞培養箱，繼續孵育，4 h后，棄上清，再每孔加入150 μL DMSO，酶標儀上振蕩10 min，酶標儀測定490 nm處A。

1.4 Western blot 檢測ICAM-1，VCAM-及p38通路蛋白表達 收集蛋白以每泳道20 μL蛋白上樣，

經120 min電泳后，電轉膜至NC膜，分別加入p-p38（1∶1 000），p38（1∶1 000），ICAM-1（1∶400），VCAM-1（1∶400）及β-actin（1∶5 000）一抗，4 ℃封閉過夜后用TBST洗滌，分別搖洗5，15，5，5，5，5 min，分別室溫孵育二抗1 h，暗室顯影，分析條帶。

1.5 Real-time PCR 檢測ICAM-1，VCAM-1 mRNA表達 提取RNA，將處理好的肺動脈內皮細胞去除培養液，用PBS洗細胞3次，棄盡PBS后加1 mL TRIzol裂解5 min， 提取細胞總RNA。轉移至1.5 mL EP管中，在EP管中加入0.2 mL氯仿。渦旋混勻室溫靜置15 min。4 ℃，13 500 r·min^-1離心15 min。離心管溶液分3層，吸取最上層溶液400 μL，轉移至新的離心管中，加等體積異丙醇，輕輕顛倒混勻4 ℃，13 500 r·min^-1離心10 min。小心棄去上清，用現配的75%乙醇溶液（用DEPC水配制）清洗懸浮沉淀，4 ℃，10 600 r·min^-1離心5 min。盡棄上清，晾干管底沉淀，加入ddH₂O 20 μL溶解沉淀。測定RNA濃度及純度。按照cDNA第一鏈合成試劑盒進行逆轉錄反應后，取逆轉錄產物進行PCR擴增反應。引物序列ICAM-1 sense：5′-ACCACAGGAGCAACTTCT-3′，antisense：5′-CGTTCAGGACCACTTCAC-3′，VCAM-1 sense：5′-ACTTCTGGTTGCTCTATTGTG-3′，antisense：5′-CAGTCATCTCAGTGGTAGTG-3′，β-actin sense：5′-TCCGTGACATCAAGGAGAAGC-3′，antisense：5′-GCACCGTGTTGGCGTAGAG-3′。

1.6 免疫熒光檢測p38核位移情況 六孔板中加入經滅菌處理后的蓋玻片，細胞消化后均勻鋪于六孔板中蓋玻片上，培養24 h后分組給藥結束后，PBS沖洗，4%多聚甲醛固定15 min后PBS緩沖液沖洗3次，每次5 min，0.5%Triton透化10 min，PBS溶液沖洗3次，每次5 min，3%BSA，37 ℃封閉30 min，PBS沖洗后加入p38一抗（1∶200）4 ℃過夜，第2天回收一抗，PBS沖洗3次，每次5 min，六孔板每孔中的玻片上滴蓋100 μL二抗Cy3熒光二抗，37 ℃避光孵育2 h，PBS沖洗3次，每次5 min，每孔加入100 μL DAPI 孵育15 min，PBS沖洗3次，每次5 min，滴加抗熒光淬滅劑，封片，置于鏡下觀察。

1.7 統計學方法 實驗數據表示為±s，采用SPSS軟件進行分析，進行單因素方差分析和t檢驗，P<0.05時差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同濃度牛磺酸對PAECs增殖的影響 通過MTT法測定細胞活力能夠間接反映細胞增殖活力，在缺氧條件下比較各濃度Tau對PAECs增殖的抑制程度，結果顯示，缺氧條件下當濃度達到100 mmol·L^-1時Tau可顯著抑制PAECs增殖（P<0.01），見圖1。

2.2 炎癥因子受缺氧刺激表達增加 實驗通過Real-time PCR和Western blot法檢測缺氧ICAM-1及VCAM-1的mRNA和蛋白水平的表達。結果表明，與空白組對照，缺氧12 h PAECs中ICAM-1及VCAM-1的轉錄和翻譯水平均明顯增加，并且，其增加趨勢呈時間依賴性。說明隨著缺氧時間增加炎癥因子也在某種刺激下表達增加，見圖2。

2.3 牛磺酸濃度對炎癥因子表達影響 根據PCR及免疫蛋白印記法對ICAM-1，VCAM-1蛋白及mRNA水平的檢測，缺氧時內皮細胞中炎癥因子與常氧比顯著增加，Tau對炎癥因子的抑制能力隨著Tau濃度增加而增強，說明缺氧誘導的黏附因子表達被Tau所抑制，當濃度達到100 mmol·L^-1時抑制作用最強，見圖3。

2.4 Tau對炎癥因子表達的影響 體外培養內皮細胞，使用Western blot和Real-time PCR檢測炎癥因子蛋白和mRNA的表達。缺氧加p38通路抑制劑SB203580處理后及給予100 mmol·L^-1 Tau炎癥因子表達均有降低，并且在用抑制劑處理后再加入Tau后炎癥因子表達更低，表明Tau可能通過p38通路抑制炎癥因子表達，并且與p38通路抑制劑有協同作用，見圖4。

2.5 Tau對p38通路的影響 根據Western blot檢測p38，p-p38蛋白的表達，缺氧加p38通路抑制劑SB203580處理后及給予100 mmol·L^-1Tau炎癥因子表達均有降低，并且在用抑制劑處理后再加入Tau后p-p38蛋白表達更低，表明Tau可能有抑制p38通路的作用，并且與p38通路抑制劑有協同作用。免疫熒光結果顯示常氧及缺氧給藥后與缺氧培養的內皮細胞相比呈核空染狀態，說明Tau具有抑制p38通路激活的作用，見圖5。

3 結論

從MTT結果可以看出，Tau能顯著抑制由缺氧引起的內皮細胞增殖，并且具有劑量依賴性，隨著Tau的濃度增加，內皮細胞的抑制效果越明顯。根據此結果，本試驗認為在缺氧條件下Tau能有效抑制內皮細胞增殖，最佳給藥濃度為100 mmol·L^-1。

本實驗發現隨著缺氧時間增加，炎癥因子表達逐漸增加，姑且推斷缺氧可以刺激內皮細胞表達ICAM-1，VCAM-1，而在炎癥因子表達高峰時給予不同濃度Tau時，炎癥因子會隨著給藥濃度增加而降低，在缺氧12 h給藥濃度為100 mmol·L^-1時效果最佳。目前認為在血管內由于內皮功能受損或氧化應激等因素都可以導致炎癥反應的發生，炎癥反應又可以引起其他病變，因為ICAM-1，VCAM-1是反映局部和全身炎癥的主要炎癥標志物，所以通過觀察ICAM-1和VCAM-1水平的變化本實驗認為Tau可能具有抑制缺氧引起的炎癥的功能。

Western blot和免疫熒光的結果顯示，Tau能有效抑制p38通路的激活，明顯一直降低p-p38的表達。本實驗推斷Tau可能通過抑制p38通路的激活以降低內皮細胞黏附因子的表達從而達到抗炎作用。

雖然肺動脈高壓成因復雜，現在尚未完全研究透徹其致病機制，但其發生發展始終伴隨炎癥過程[5]，炎癥因子在炎癥細胞募集、炎癥的維持及進展方面有重要作用[6]，肺動脈高壓炎癥作為PAH早期診斷標準也逐漸被認可。并且其血管內皮細胞受損時會引發肺血管重構等相關病變，這也是肺動脈高壓初始的重要特征，并且是肺動脈高壓的基本病理特征[7]。p38 MAPK則是絲裂原活化蛋白激酶家族的成員，參與細胞的生長、分化、應激反應、炎癥反應等多種生理及病理過程[8-9]。p38 MAPK主要通過被 MKK3，4，6磷酸化后發生激活，進而磷酸化下游的通路蛋白[10-11]。 因此，檢測p38 MAPK可以反映該通路的活化狀態。所以，通過p38通路抑制肺動脈炎癥的發展進而達到逆轉肺動脈內皮層增殖，將很可能成為治療肺動脈高壓新的關鍵入手點。ICAM-1，VCAM-1的表達一方面內皮細胞增殖密切相關，另一方面，其也是炎癥反應的標志蛋白，其表達的增高將可能成為肺動脈高壓炎癥早期診斷的標志物和治療的關鍵。抗炎治療將成為一條治療肺動脈高壓新的途徑，從穩定內皮功能、減少炎癥細胞浸潤，抑制肺血管炎癥，達到抑制血管增生、減輕血管重構的目的。

通過實驗，可以發現Tau抑制p38通路的激活，這可能是Tau抗炎作用的一個方面。因此本實驗認為，p38通路在肺動脈高壓中發揮了一定的作用，Tau或可能通過其抗炎作用抑制內皮細胞增殖來緩解肺動脈高壓，但其長期作用還有待進一步觀察。

[參考文獻]

[1] 張曉丹， 孫鵬， 朱大嶺， 等.牛磺酸抑制缺氧誘導大鼠肺動脈平滑肌細胞增殖及信號轉導機制[J].中國中藥雜志， 2014， 39（10）： 1902.

[2] Liao X B， Zhou X X， Li Jin， et al. Taurine iinhibits osteoblastic differentiation of vascular smooth muscle sell via the ERK pathway[J]. Amino Acid， 2008， 34（8）： 525.

[3] Ono K， Han J H. The p38 dingal transduction pathway actination snd function[J]. Cell Singal， 2000， 12（1）：1.

[4] Kotteas E A， Boulas P， Gkiozos l， et al. The intercellular cell adhesion molecule-1 （ICAM-1） in lung cancer： implications or diswase progression snd prognosis[J]. Anticancer Res，2014， 34（9）：4665.

[5] Price L C， Wort S J， Perros F， et al. Inflammation in pulmonary arterial hypertension [J]. Chest， 2012， 141（1）： 210.

[6] Charo I F， Ransohoff R M. The many roles of chemokines and chemokine receptors in inflammation[J]. N Engl J Med， 2010， 354（6）： 610.

[7] Dhala A. Pulmonary arterial hypertension in systemic lupuserthematesus： current status andfuture diredtion[J]. Clin Dev Immunol， 2012， 10： 12.

[8] Uadrado A， Nebreda A R.Mechanisms and functions of p38 MAPK siginalling [J]. Biochem J，2010， 419（3）： 403.

[9] Sanz A B，Sanchez-Nino M D. NF-kappaB in renal imflammation[J]. J Am Soc Nephrol， 2010， 21（8）： 1254.

[10] Vegliance P， Lo Coco， Bao Cutrona， et al. Activation of the p38 MAPK cascade is associated with upregulation of TNF alpha receptors in the soinal motor neurors of models of familial ALS[J]. Mol Cell Neurosci， 2006， 31（2）： 218.

[11] Liu X， Ye F， Xiong H， et al.TL-1 beta induces IL-6 production in retinal Nuller cells predominatly through the activation of p38 MAPK/NF-kappaB sojnaling pathway [J]. Exp Cell Res， 2015， 331（1）： 223.

[責任編輯 張寧寧]