血管緊張素Ⅱ誘導人臍靜脈內皮細胞衰老及對炎癥因子分泌的影響

鄒美圣 劉凌 劉澤 王魯妮 吳軍 王偉 封菊香

人類進入老年期后，隨增齡與衰老相關的各種疾病如動脈粥樣硬化(AS)的發生率也隨之上升，而內皮細胞生物學改變是人類衰老和疾病的基礎，血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)在其中起著重要的作用[1]。AngⅡ是RAS系統中最具活性的成分，具有促炎癥活性和氧化活性，參與慢性炎癥過程。AngⅡ由AT1介導可通過多種機制產生對內皮細胞的致炎作用[2]。炎性衰老的概念由Franceschi等[3]在2000年首次提出，炎性衰老中的促炎性反應與老年相關疾病如AS等密切相關[4]。目前炎性衰老的機制主要有應激論和細胞因子論[5]，細胞因子論認為促炎細胞因子(TNF-α、IL-6等)在炎性衰老發生發展中起著核心作用[6]。本研究旨在觀察AngⅡ是否可以誘導體外培養的HUVECs衰老，以及其中IL-6、TNF-α分泌的變化，并探討炎癥因子在炎性衰老致AS中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑 人臍靜脈血管內皮細胞株HUVECs由廣州軍區廣州總醫院醫學實驗科提供;DMEM培養基、胎牛血清、AngⅡ、CCK-8購自美國Sigma公司;細胞周期流式細胞分析試劑盒、細胞衰老特異性β-半乳糖苷酶檢測試劑盒購自上海碧云天生物試劑公司;人IL-6、人TNF-αELISA試劑盒購自上海依科賽生物制品有限公司，倒置顯微鏡(Olympus公司，日本);酶標儀(Tecan Genios，瑞士);流式細胞儀(Miltenyi公司，德國)。

1.2 人臍靜脈內皮細胞的培養和鑒定 HUVECs細胞株貼壁生長于含10%胎牛血清的DMEM培養基中，置于5%CO2、37℃培養箱中培養，每2～3 d換液1次維持細胞良好生長狀態。待細胞長至融合時用0.25%胰蛋白酶消化、傳代。HUVECs呈多角形，單層鋪路石樣緊密排列。

1.3 CCK-8法檢測細胞存活率 將細胞以5000個/孔接種于96孔板中，每孔加100μl培養液置培養箱過夜，棄去培養液后，對照組(5孔)每孔加入100μl培養液，實驗組(每組5孔)加入含不同濃度(10－8、10－7、10－6和10－5mol/L)Ang Ⅱ100 μl培養液置培養箱培養48 h，終止培養前向每孔加入CCK-8 20μl培養1 h，酶聯免疫檢測儀在450 nm下測定各孔OD值，以藥物組與對照組OD值百分比代表細胞增殖率。每組設5復孔，重復3次。

1.4 衰老細胞鑒定 細胞長至亞融合后，無血清同步12h，加入終濃度為10－6mol/L AngⅡ，持續刺激48 h，第12 h、24 h各補充AngⅡ 1次即為AngⅡ誘導的HUVECs衰老模型。對照組為不含AngⅡ上述培養液培養48 h。

1.4.1 β-半乳糖苷酶染色:根據細胞衰老β-半乳糖苷酶染色試劑盒操作方法，將原培養板里的培養液棄去，PBS清洗細胞1次，每孔加入SA-β-gal染色固定液1 ml，室溫固定15 min。吸除固定液后PBS洗3次，每次3 min。每孔加入染色工作液1 ml，37℃無CO2條件下孵育過夜。用保鮮膜將六孔板封住以防止蒸發。熒光顯微鏡下每組標本隨機選取5個視野，胞漿藍染者為陽性細胞即衰老細胞，計算陽性細胞占觀察細胞總數的百分比。

1.4.2 細胞周期分析:收獲的細胞冷乙醇4℃固定過夜。取5×106細胞，1000 r/min離心棄乙醇，PBS洗2遍;加入碘化丙啶(PI)染液，4℃避光孵育30 min。過篩后立刻上機檢測進行細胞流式周期分析。

1.5 雙抗體夾心ELISA檢測上清中IL-6、TNF-α濃度按照上述方法誘導細胞衰老后，取細胞培養液上清離心，再收集上清置于－20℃保存，然后按人IL-6、人TNF-αELISA試劑盒說明書操作，置于酶標儀在450 nm處測定吸光度，每組設3復孔，重復2次。

1.6 統計學分析 采用SPSS 15.0軟件進行統計學分析。數據以均數±標準差(珋)表示，計量資料比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 細胞存活率CCK-8法檢測表明，經不同濃度AngⅡ培養 HUVECs 48 h 后，10－8和 10－7mmol/L Ang Ⅱ組細胞存活率與對照無明顯差異(P＞0.05);10－6和10－5mmol/L AngⅡ組存活率有統計學差異(P＜0.01)。10－5mmol/L AngⅡ在48 h即引起細胞生長停滯，增殖率降低，從而可能因濃度過高而導致細胞凋亡或壞死，不能誘發細胞衰老;10－8和10－7mmol/L AngⅡ在48 h內仍未引起明顯的細胞生長停滯，從而可能因濃度過低不至于引起細胞衰老;10－6mol/L AngⅡ組細胞存活率為(77.15±1.85)%，故本實驗選用10－6mol/L AngⅡ建立HUVECs衰老模型。

2.2 衰老細胞鑒定

2.2.1 SA-β-gal活性:SA-β-gal化學染色陽性細胞的胞漿和胞核呈藍染。染色后對照組幾乎不表達β-gal，AngⅡ誘導組β-gal陽性細胞數明顯增加，約80%細胞染色陽性(圖1)。

圖1 AngⅡ對HUVECs SA-β-gal活性的影響

2.2.2 細胞周期分析:細胞增殖能力下降是衰老的另一個生物學標志，而細胞周期可以反映細胞的增殖能力。流式細胞術分析結果顯示，對照組HUVECs的各期比例正常，AngⅡ誘導大部分細胞停滯于G0/G1期，S期及G2/M期趨于消失，與對照組比較，各周期的細胞比例差異有統計學意義(P＜0.01)。見表1。表明誘導組細胞生長逐漸停滯，細胞增殖能力明顯下降。

表1 AngⅡ對細胞周期的影響(，%)

表1 AngⅡ對細胞周期的影響(，%)

注:與對照組比較，＊＊P＜0.01

組別 樣本數(個) G0/G1期 S期 G2/M期對照組5 49.5±5.5 31.0±5.3 19.4±1.7 AngⅡ誘導組 5 89.4±3.4＊＊8.0±3.1＊＊2.0±1.5＊＊

2.3 AngⅡ對HUVECs培養液中IL-6、TNF-α分泌的影響 正常對照組有一定基礎量的IL-6、TNF-α分泌，經AngⅡ誘導后 IL-6、TNF-α分泌顯著增加(P＜0.01)，但IL-6較對照組上升超過2倍，而TNF-α僅為1倍左右。

表2 AngⅡ對炎癥因子的影響(，%)

表2 AngⅡ對炎癥因子的影響(，%)

注:與對照組比較，＊＊P＜0.01

組別 樣本數(個) IL-6 TNF-α對照組575±31 32±19 AngⅡ誘導組 5 178±28＊＊ 58±23＊＊

3 討論

在過去的幾十年，我們對AS發病機制的理解經歷了一場革命[7]，由先前被認為主要是管道問題、退行性疾病，轉變為一種多因素導致的炎癥反應性疾病[8-9]。衰老是AS的獨立危險因素，AS的發生率隨增齡急劇上升[10]。而炎性衰老是衰老研究領域的一個新成員，目前血管緊張素系統在血管衰老機制研究中逐漸被重視，AngⅡ信號級聯反應隨衰老增加，最終促進AS的發展，抑制AngⅡ的活性已被證明能降低心血管疾病的發病率和病死[11]。最近研究表明，AngⅡ可通過絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPK)激活導致血管內皮細胞衰老[12]。故本文用 AngⅡ誘導 HUVECs為衰老模型[13]，研究體外細胞復制衰老過程中IL-6、TNF-α 分泌的變化。

AngⅡ是誘導細胞衰老的一種常用物質，我們以目前公認的衰老標志物:SA-β-gal和細胞的增殖能力為主要觀察指標，對AngⅡ誘導HUVECs衰老的可能性進行觀察。阮云軍等[14]用過氧化氫誘導血管平滑肌細胞衰老，觀察到G1期細胞比例和SA-β-gal染色陽性細胞百分比增加。本實驗結果表明AngⅡ誘導HUVECs 48 h后出現了衰老的表型，SA-β-gal活性和停滯在G0/G1期的比例明顯升高，說明AngⅡ已成功誘導 HUVECs衰老模型，可用于細胞衰老機制的研究。

炎癥貫穿于AS發生和發展的全過程，大量炎癥因子對AS的形成和發展發揮了至關重要的作用[15]。IL-6影響多種細胞的生長、分化或基因表達，活化的內皮細胞可以產生大量的IL-6，IL-6也刺激內皮細胞的增生，增加內皮細胞的血管生成能力[16];IL-6可以直接損傷內皮細胞，增加內皮細胞的通透性[17];還可以上調內皮細胞黏附分子的表達，增加內皮細胞及血液中淋巴細胞黏附能力[18]。TNF-α具有廣泛的生物學活性，其在AS和炎癥中發揮作用。循環中的TNF-α的水平同年齡相關AS的危險成正相關[14]。TNF-α可以抑制一氧化氮合酶的生成，誘導血管內皮細胞的凋亡及刺激內皮細胞表達黏附分子，導致內皮功能障礙[19];并且還可以刺激炎癥因子生成，直接發揮促炎作用[20]，從而加速AS的形成和發展。周建軍等[21]研究表明TNF-α可能通過影響線粒體功能而誘導血管內皮細胞衰老。老年人血清中IL-6和TNF-α水平的升高與疾病、殘疾和死亡率有關。對大量人群的研究表明血清IL-6水平可作為老年人功能殘疾的可靠標志，也可作為老年人炎性衰老的預測指標[22]。從對健康老年人研究發現，衰老與高炎癥反應狀態相關。高炎癥反應狀態的原因是循環中促炎癥細胞因子介質，包括IL-1、IL-6、TNF-α和前列腺素2(PGE2)水平的升高[23-24]。本研究表明，AngⅡ誘導組比正常對照組IL-6、TNF-α分泌明顯增加(P＜0.01)，但IL-6較對照組上升＞2倍，而TNF-α僅為1倍左右，與文獻報道一致。

炎癥細胞因子網絡貫通于炎癥和衰老網絡，探討炎性衰老的炎癥因子網絡調控新機制，是研究炎性衰老的新策略[25]。有研究表明，促炎細胞因子能誘導細胞衰老。DNA損傷激活核因子-κB(NF-κB)等信號通路產生促炎細胞因子(IL-1、IL-6、IL-8等)，從而阻滯細胞周期，誘導和維持細胞衰老表型[26]。促炎細胞因子(如 TNF-α、IFN-β、IFN-γ 等)通過產生活性氧和激活ATM/p53/p21(WAF1/Cip1)信號通路誘導上皮細胞衰老[27]。綜上所述，AngⅡ可以誘導 HUVECs衰老，其機制可能與IL-6、TNF-α分泌增加有關，但其具體的分子機制有待進一步研究。

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