抵抗素誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞與平滑肌細(xì)胞共培養(yǎng)體系中細(xì)胞從增殖向凋亡轉(zhuǎn)變

動脈粥樣硬化性心血管疾病中，斑塊不穩(wěn)定性是導(dǎo)致中風(fēng)、心肌梗死等臨床事件的關(guān)鍵原因。其核心在于斑塊易損性，而纖維帽變薄、壞死核心形成、炎性巨噬細(xì)胞浸潤增加及大量凋亡細(xì)胞構(gòu)成的壞死核心，均會提升斑塊易損性，其中冠狀動脈和頸動脈的薄帽斑塊更易破裂。血管平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是斑塊發(fā)展的主要細(xì)胞。血管平滑肌細(xì)胞通過遷移、增殖和產(chǎn)生基質(zhì)促進(jìn)內(nèi)膜增厚與纖維帽形成。巨噬細(xì)胞可在促炎的 M1 型和修復(fù)性的 M2 型間轉(zhuǎn)換，且 M1 型在易破裂斑塊區(qū)域更常見。

抵抗素是一種由巨噬細(xì)胞分泌的促炎脂肪因子，研究發(fā)現(xiàn)其與頸動脈手術(shù)患者的炎癥增強(qiáng)相關(guān)，且體外實驗顯示抵抗素可促使巨噬細(xì)胞向 M1 樣表型轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞功能障礙。PKCε 作為抵抗素作用的重要上游調(diào)節(jié)因子，會介導(dǎo)下游信號加劇細(xì)胞功能障礙和炎癥。

基于此，美國帕洛阿爾托醫(yī)療保健系統(tǒng)血管外科的研究團(tuán)隊探討了在細(xì)胞間存在通訊與相互作用的情況下，生理水平的抵抗素對血管平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的影響。研究采用間接和直接共培養(yǎng)模型，分別考察細(xì)胞分泌物和直接細(xì)胞接觸條件下抵抗素的作用，并聚焦于與斑塊穩(wěn)定性相關(guān)的細(xì)胞增殖、炎癥反應(yīng)及細(xì)胞死亡等方面。研究成果發(fā)表在Surgery期刊，題為“Physiological levels of resistin induce a shift from proliferation to apoptosis in macrophage and VSMC co-culture”。

首先，研究人員發(fā)現(xiàn)在間接共培養(yǎng)體系中，未處理的巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基對血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）增殖有輕微促進(jìn)作用，而經(jīng)抵抗素處理的巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基的促進(jìn)作用更明顯（圖 1）。抵抗素處理能顯著增強(qiáng) VSMC 增殖，且若提前用 εV1-2 抑制巨噬細(xì)胞中的 PKCε，這種增殖促進(jìn)效應(yīng)會減弱（p<0.05）。

圖1   間接共培養(yǎng)可促進(jìn) VSMC 增殖，且抵抗素通過PKCε 進(jìn)一步增強(qiáng)該增殖作用

為了進(jìn)一步研究巨噬細(xì)胞分泌物對 VSMCs的影響，研究人員通過檢測增殖標(biāo)志物（PCNA、cyclin D1）和炎癥指標(biāo)（NFκB-2）的基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)抵抗素處理的巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基可顯著上調(diào) VSMCs 中上述標(biāo)志物的表達(dá)（圖 2A和B），而抑制 PKCε 可減弱這些效應(yīng)，使基因表達(dá)回到接近對照組的水平。

圖2    巨噬細(xì)胞分泌物上調(diào) VSMCs 中增殖和炎癥標(biāo)志物的基因表達(dá)

接下來，研究人員直接共培養(yǎng)中巨噬細(xì)胞與血管平滑肌細(xì)胞的不同比例。結(jié)果顯示，未處理的巨噬細(xì)胞能促進(jìn)體系增殖，其中血管平滑肌細(xì)胞：巨噬細(xì)胞為 1:4 時增殖顯著增加，1:6 時趨于穩(wěn)定（圖 3A），故后續(xù)實驗選用 1:4 比例。向該體系加入抵抗素后，24 小時和 48 小時增殖細(xì)胞數(shù)量逐漸減少，凋亡細(xì)胞數(shù)量增加，且這種從增殖向凋亡的轉(zhuǎn)變由 PKCε 介導(dǎo)（圖 3B–C）。

圖3   直接共培養(yǎng)可刺激細(xì)胞增殖，但抵抗素會誘導(dǎo)細(xì)胞向凋亡轉(zhuǎn)化。

最后，為了進(jìn)一步研究直接細(xì)胞間相互作用下抵抗素對細(xì)胞狀態(tài)的影響，研究人員將細(xì)胞與抵抗素共培養(yǎng) 48 小時后，對增殖標(biāo)志物、炎癥標(biāo)志物及凋亡標(biāo)志物的基因表達(dá)情況進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抵抗素處理使共培養(yǎng)體系在轉(zhuǎn)錄水平呈現(xiàn)從增殖向凋亡的轉(zhuǎn)變：48 小時后增殖標(biāo)志物基因表達(dá)無變化（圖 4A），炎癥標(biāo)志物表達(dá)與間接共培養(yǎng)類似（圖 4B）。但凋亡標(biāo)志物 caspase 3 和 caspase 8 表達(dá)上調(diào)（圖 4C），且 PKCε 在該轉(zhuǎn)變中的作用得到進(jìn)一步確認(rèn)。

圖4    直接的細(xì)胞間相互作用使抵抗素能夠上調(diào)凋亡標(biāo)志物。

總之，該研究表明，在細(xì)胞組成接近斑塊易損區(qū)域的血管平滑肌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)體系中，抵抗素會促使細(xì)胞從增殖轉(zhuǎn)向凋亡，而這一過程由 PKCε 介導(dǎo)。這意味著 PKCε 可能成為治療抵抗素相關(guān)動脈粥樣硬化并發(fā)癥的潛在靶點。

參考文獻(xiàn)：Zuniga MC, Raghuraman G, Zhou W. Physiologic levels of resistin induce a shift from proliferation to apoptosis in macrophage and VSMC co-culture. Surgery. 2018 Apr;163(4):906-911. doi: 10.1016/j.surg.2017.10.051. Epub 2018 Feb 1. PMID: 29361366; PMCID: PMC5857465.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29361366/

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