研究背景
動脈粥樣硬化(英語
:Atherosclerosis)是由於脂肪
、血栓
、結締組織和碳酸鈣在血管(主要是動脈
,但也包括靜脈)沉積所造成的一種對人體有害的狀態
。其特點是動脈管壁增厚變硬
、失去彈性和管腔縮小
,由於在動脈內膜上積聚的脂質外觀呈黃色粥樣
,因此稱為動脈粥樣硬化
。主要累及大中型動脈,其臨床表現主要以受累器官的病象為主
。動脈粥樣硬化是一組稱為動脈硬化的血管病中最常見
、最重要的一種
。
動脈粥樣硬化是西方發達國家的主要死亡原因
。隨著我國人民生活水平提高和飲食習慣改變
,該病也成為我國主要死亡原因
。動脈粥樣硬化始發兒童時期而持續進展
,通常在中年或者中老年出現症狀
。由於動脈粥樣硬化斑塊表現為脂質和壞死組織的驟聚
,因此往往認為動脈粥樣硬化是退行性病變
。現在認為
,本病變是多因素共同作用的結果(如下圖所示)
,首先是病變處於平滑肌細胞
、巨噬細胞及T淋巴細胞的聚集
;其次是包括膠原
、彈性纖維及蛋白質多糖等結締組織基質和平滑肌細胞的增生
;第三是脂質
,其中主要含膽固醇結晶及遊離膽固醇和結締組織
。粥樣硬化斑塊中脂質及結締組織的含量決定斑塊的穩定性以及是否易導致急性缺血事件發生
。
動脈粥樣硬化發病機製的研究上有幾個重要學說
,從不同層麵反映了動脈粥樣硬化的發病基礎
。在這些學說之中
,損傷-反應學說針對的是斑塊的增生及平滑肌細胞表形的改變
,提出的根據是發現了血小板生長因子
。動脈粥樣硬化早期病變主要涉及內皮功能改變
、內皮下脂質沉積以及單核細胞和淋巴細胞的招募與聚集
。粥樣硬化病變進展至複雜斑塊則有平滑肌細胞的參與
。一旦泡沫細胞大死亡並形成脂池
,則可導致炎症性疾病的常見反映
,對不能清除的病變進行包裹以減少病變對周圍正常組織的影響。這個工作主要由平滑肌細胞完成
。平滑肌細胞主要分布在動脈的中層
,通過一層彈力板與內膜隔開。平時也有少量平滑肌細胞分布在內膜,但粥樣硬化病變部位的平滑肌細胞主要是從中膜遷移而來
。血小板衍生生長因子(PDGF)是引導平滑肌細胞遷移的主要趨化分子
。從中膜遷移至內膜的平滑肌細胞聚集在由壞死的泡沫細胞組成的脂池周圍
,由收縮型演變為合成型
,在PDGF以及轉換生長因子(TGF-β)等刺激下
,產生構成細胞外基質的膠原纖維和彈力纖維組成纖維帽包繞脂池形成典型的粥樣硬化斑塊
。粥樣斑塊處平滑肌細胞的數量和細胞外基質膠原
、彈力纖維的含量對維持纖維帽的穩定性非常重要
。在一些生長因子的作用下平滑肌細胞可出現增殖並產生構成動脈粥樣硬化斑塊尤其纖維帽的細胞外基質
。而許多炎症因子以及T淋巴細胞可誘導平滑肌細胞死亡
,巨噬細胞等分泌的基質金屬蛋白酶(MMP)等可分解膠原和彈力纖維等基質成分
。平滑肌細胞增殖和死亡及基質成分的合成與分解的動態過程影響著動脈粥樣斑塊的發生和發展
。如果細胞死亡大於增殖
,基質的分解大於合成
,纖維帽脆性變大易於破裂
。基質的降解在動脈粥樣硬化發展過程中有著重要的作用
。中層的平滑肌細胞要遷移至粥樣病變處需要穿越內彈力板和致密的細胞外基質
,而基質降解有利於平滑肌的遷移
。隨著動脈粥樣硬化病變的發展
,血管首先出現外向型重塑(正向重塑)
,主要表現為血管壁的增厚和向外擴大而管腔並不狹窄
。這種血管的重塑依賴於粥樣斑
塊基質的降解和重構
。如果粥樣斑塊繼續生長超過動脈橫截麵積的40%則開始出現負向重塑
,血管腔出現狹窄
。
研究模型
南宮娛樂已經掌握了原代血管平滑肌細胞的培養
:采用改良組織貼塊法進行原代培養
,胰酶消化傳代
,綜合運用自然純化
、機械刮除
、差異貼壁法進行細胞純化
;單個平滑肌細胞呈梭形或帶狀
,有多個細胞突起,胞漿豐富
,胞質密度高
,不透明
,細胞生長致密時平行排列成束
,部分重疊
,如下圖所示
。
血管平滑肌細胞(VSMC)的遷移
、增殖及合成大量的細胞外基質(ECM)是血管內膜增厚
、新生內膜形成
、管腔狹窄的主要原因
。南宮娛樂建立了VSMC的細胞遷移評價模型
,如下圖所示
。
研究案例
目的
:探討Rab5a蛋白與血管內膜增生的關係
結論
:Rab5a蛋白與血管內膜增生有關
,為研究血管內膜增生的病因學
,提供了新的理念
路線
:
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通過頸靜脈橋接移植頸動脈方法
,建立大鼠血管內膜增生模型
。利用WB檢測組織中Rab5a蛋白的表達在術後14天達到峰值
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自大鼠胸主動脈分離血管平滑肌細胞
;培養
、傳代的血管平滑肌細胞中Rab5a蛋白表達明顯上升
;利用RNAi能有效下調Rab5a的表達
-
在體外實驗中,下調Rab5a蛋白表達可有效抑製血管平滑肌細胞的增殖和遷移的作用
核心文獻
-
Vascular Smooth Muscle Cells in Atherosclerosis. Circulation Research. 2016;
118: 692-702. https://circres.ahajournals.org/content/118/4/692.full
-
Progress and challenges in translating the biology of atherosclerosis.
Nature. 2011;473:317–325. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21593864
-
Recent insights into the cellular biology of atherosclerosis. J Cell Biol.
2015;209:13–22. https://jcb.rupress.org/content/209/1/13.abstract
-
Epigenetic control of smooth muscle cell differentiation and phenotypic
switching in vascular development and disease. Annu Rev Physiol. 2012;74:13–40.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22017177
-
Oxidized phospholipids induce phenotypic switching of vascular smooth muscle
cells in vivo and in vitro. Circ Res. 2007;101:792–801.
https://circres.ahajournals.org/content/101/8/792.abstract