仙茅苷調控circ_0004104對ox-LDL誘導的血管內皮細胞損傷的影響

姚黎潔 張茜

動脈粥樣硬化(AS)是一種慢性多因素血管疾病，是引起卒中、心肌梗死、外周動脈疾病和冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等心腦血管疾病的重要原因[1]。氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)是AS進展的危險因素，其可增加氧化應激和炎性反應，增強內皮細胞凋亡，導致內皮損傷，促進AS發生發展[2]。因此，減輕ox-LDL誘導的血管內皮細胞損傷可能是防治AS的潛在策略。仙茅苷是從仙茅科仙茅屬植物仙茅干燥根莖中提取的酚苷類抗氧化劑，具有抗骨質疏松、神經保護等多種生物活性[3,4]。已經證實仙茅苷通過抑制線粒體通透性轉換孔(MPTP)開放來降低線粒體介導的凋亡水平，從而保護心肌缺血再灌注損傷[5]。仙茅苷在體內和體外均能減輕實驗性腦缺血損傷[6,7]。然而，仙茅苷對ox-LDL誘導血管內皮細胞損傷的保護作用并不清楚。環狀RNA(circRNA)是由前體mRNA反向剪切形成的閉環結構RNA分子，其通過翻譯蛋白、吸附miRNA、與RNA結合蛋白相互作用等途徑參與細胞基本過程，circRNA異常表達與AS進展有關[8]。研究顯示冠心病患者中circ_0004104顯著上調[9]。circ_0004104可能參與ox-LDL介導的血管內皮細胞凋亡、炎癥和氧化應激反應[10]。本研究采用ox-LDL誘導人臍靜脈血管內皮細胞(HUVEC)構建AS細胞損傷模型[11]，探討仙茅苷對ox-LDL誘導血管內皮細胞損傷的保護作用，并以circ_0004104為切入點探討其可能機制，以期為AS治療提供潛在策略。

1 材料與方法

1.1 材料 HUVEC、Ham’s F-12K培養液、胎牛血清、青鏈霉素混合液購自武漢普諾賽生物公司；ox-LDL購自杭州華安生物技術有限公司；仙茅苷(純度98%，貨號C3504)購自南京春秋生物工程有限公司；si-NC、si-circ_0004104、pcDNA-circ_0004104購自上海生工生物公司；膜聯蛋白V(annexin V)-異硫氰酸熒光素(FITC)凋亡檢測試劑盒、增強化學發光試劑盒購自南京諾唯贊生物公司；磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)兔多抗(ab9485)、B細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)兔多抗(ab196495)、山羊抗兔IgG二抗(ab205718)、Bcl相關x蛋白(Bax)兔多抗(ab104156)購自美國Abcam公司；Trizol試劑、Lipofectamine 2000、RevertAid第一鏈cDNA合成試劑盒購自美國Invitrogen公司；TB Green Premix Ex Taq Ⅱ購自大連寶生物公司。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養和分組:HUVEC采用Ham’s F-12K培養液(添加0.1 mg/ml肝素、0.03 mg/ml的內皮細胞生長因子、10%胎牛血清、1%青鏈霉素混合液)在含95%空氣、5%CO2、37℃培養箱孵育，胰蛋白酶消化80%匯合的細胞，1∶2傳代。將第3代HUVEC接種24孔板，細胞密度為2×104個/孔，用Lipofectamine 2000將si-NC、si-circ_0004104、pcDNA-circ_0004104分別轉染50%匯合的HUVEC，轉染48 h收集HUVEC。正常培養的HUVEC標記為對照(con)組；用含 200 μg/ml ox-LDL培養液孵育HUVEC 24 h[11]，標記為ox-LDL組；分別用含0.5 μmol/L、5 μmol/L、50 μmol/L仙茅苷的培養液預處理HUVEC 24 h[12]，然后給予和ox-LDL組相同的處理，分別標記為ox-LDL+仙茅苷0.5 μmol/L組、ox-LDL+仙茅苷5 μmol/L組、ox-LDL+仙茅苷50 μmol/L組；用含 200 μg/ml ox-LDL培養液孵育轉染si-NC、轉染si-circ_0004104的細胞，分別標記為ox-LDL+si-NC組、ox-LDL+ si-circ_0004104組；用含50 μmol/L仙茅苷的培養液預處理轉染pcDNA-circ_0004104細胞24 h，然后給予和ox-LDL組相同的處理，標記為ox-LDL+仙茅苷50 μmol/L+ pcDNA-circ_0004104組。

1.2.2 流式細胞術檢測凋亡率:向各組細胞沉淀中加入1×結合緩沖液調整細胞濃度。分別取5 μl Annexin-V-FITC、5 μl碘化丙啶添加到約含1×105個細胞的500 μl細胞懸液中。避光孵育20 min。上流式細胞儀檢測各組HUVEC凋亡率。

1.2.3 Western blot檢測Bax和Bcl-2蛋白表達:預冷的PBS沖洗各組HUVEC，加入RIPA緩沖液裂解細胞，提取的蛋白質樣品用BCA試劑盒定量。用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠分離各組HUVEC蛋白樣品，然后利用濕法轉膜裝置轉移分離的蛋白至聚偏氟乙烯膜上。膜在5%脫脂牛奶緩沖液中封閉2 h，隨后與抗GAPDH、Bax、Bcl-2的一抗在4℃孵育12 h，漂洗膜后，將膜與二抗室溫孵育2 h。用增強化學發光試劑盒進行顯色反應。Image J軟件分析目的條帶相對于內參的灰度值以表示其表達水平。

1.2.4 試劑盒測定細胞內SOD活性、MDA水平以及LDH釋放量:HUVEC處理完畢后，分析收集細胞培養液和細胞沉淀至新的離心管內。參照LDH活性檢測試劑盒分析細胞培養液上清中LDH活性以表示LDH釋放量。預冷的PBS洗滌細胞沉淀后，按照每5×106個細胞用1 ml提取液比例加入提取液，超聲破碎細胞，收集上清置于冰上。參照SOD活性檢測試劑盒、MDA檢測試劑盒分析HUVEC內SOD活性、MDA水平。

1.2.5 RT-qPCR檢測circ_0004104表達:采用Trizol試劑提取細胞RNA樣品，用RevertAid第一鏈cDNA合成試劑盒進行逆轉錄，用TB Green?Premix Ex TaqTMⅡ擴增cDNA進行RT-qPCR。反應體系包括2×TB Green? Premix Ex TaqTMⅡ為10 μl，上游引物0.8 μl，下游引物0.8 μl，20×ROX Reference Dye 0.4 μl，cDNA模板2 μl，滅菌水6 μl。circ_0004104的相對表達水平以2-ΔΔCt法計算，GAPDH為內參。circ_0004104上游引物5’-AGACCTGTGACCTGGAC AATG-3’，下游引物5’-GTGCA CTTTGTGGCAAAGAA-3’；GAPDH上游引物5’-AAGAAGG TGGTGAAGCAGG C-3’，下游引物5’-GTCAAAGGTGGAGGAGTGGG-3’。

2 結果

2.1 仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡的影響 與con組比較，ox-LDL組HUVEC凋亡率、Bax蛋白表達顯著升高(P<0.05)，Bcl-2蛋白表達顯著降低(P<0.05)；與ox-LDL組比較，ox-LDL+仙茅苷(0.5、5、50 μmol/L)組HUVEC凋亡率、Bax蛋白表達顯著降低(P<0.05)，Bcl-2蛋白表達顯著升高(P<0.05)。見圖1，表1。

圖1 仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡的影響;A 仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC中Bax、Bcl-2蛋白表達的影響；B 仙茅苷抑制ox-LDL誘導的HUVEC凋亡

表1 仙茅苷對HUVEC凋亡的檢測

2.2 仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC中SOD、MDA水平以及LDH釋放的影響 與con組比較，ox-LDL組HUVEC中SOD活性低(P<0.05)，MDA水平、LDH釋放量升高(P<0.05)；與ox-LDL組比較，ox-LDL+仙茅苷(0.5、5、50 μmol/L)組HUVEC中SOD活性升高(P<0.05)，MDA和LDH降低(P<0.05)。見表2。

表2 仙茅苷對HUVEC中SOD活性、MDA水平以及LDH釋放的影響

2.3 下調circ_0004104對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡及SOD、MDA、LDH的影響 與ox-LDL+si-NC組比較，ox-LDL+si-circ_0004104組HUVEC凋亡率、Bax蛋白表達、MDA水平、LDH釋放量顯著降低(P<0.05)，Bcl-2蛋白表達、SOD活性顯著升高(P<0.05)。見表3，圖2。

表3 下調circ_0004104對HUVEC凋亡及SOD、MDA、LDH的檢測

圖2 下調circ_0004104對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡的影響;A 下調circ_0004104抑制ox-LDL誘導的HUVEC凋亡；B 下調circ_0004104對ox-LDL誘導的血管內皮細胞中Bax、Bcl-2蛋白表達的影響

2.4 仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC中circ_0004104表達的影響 與con組比較，ox-LDL組HUVEC中circ_0004104相對水平顯著升高(P<0.05)；與ox-LDL組比較，ox-LDL+仙茅苷(0.5、5、50 μmol/L)組HUVEC中circ_0004104相對水平顯著降低(P<0.05)。見表4。

表4 仙茅苷對HUVEC中circ_0004104表達的檢測

2.5 上調circ_0004104逆轉仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡及SOD、MDA、LDH的影響 與ox-LDL組比較，ox-LDL+仙茅苷 50組HUVEC凋亡率、Bax蛋白表達、MDA水平、LDH釋放量顯著降低(P<0.05)，Bcl-2蛋白表達、SOD活性顯著升高(P<0.05)；與ox-LDL+仙茅苷 50組比較，ox-LDL+仙茅苷 50+pcDNA-circ_0004104組HUVEC凋亡率、Bax蛋白表達、MDA水平、LDH釋放量顯著升高(P<0.05)，Bcl-2蛋白表達、SOD活性顯著降低(P<0.05)。見圖3，表5。

圖3 上調circ_0004104可減弱仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡的作用;A 上調circ_0004104可減弱仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC中Bax、Bcl-2蛋白表達的作用；B 上調circ_0004104可減弱仙茅苷對ox-LDL誘導的HUVEC凋亡抑制作用

表5 上調circ_0004104逆轉仙茅苷對HUVEC凋亡及SOD、MDA、LDH的作用

3 討論

本研究探討仙茅苷對ox-LDL誘導HUVEC損傷的保護作用，結果表明ox-LDL處理使HUVEC凋亡率、MDA水平、LDH釋放量升高，SOD活性降低，這與井汶等[13]報道結果吻合。Bax和Bcl-2是參與細胞凋亡調控的關鍵蛋白，Bax可促進MPTP形成和細胞色素c釋放發揮凋亡促進作用，而Bcl-2具有抗凋亡作用，研究發現仙茅苷通過上調海馬神經元Bcl-2表達、下調Bax表達，抑制神經元凋亡，進而改善老年癡呆模型大鼠空間學習記憶功能[14]。本研究中仙茅苷預處理顯著降低ox-LDL誘導HUVEC中Bax表達水平，增加Bcl-2表達水平，與仙茅苷的抗凋亡作用吻合。氧化應激是AS的一個關鍵特征，其可破壞內皮功能，進一步誘導內皮細胞凋亡。研究指出仙茅苷通過抑制過度氧化應激和心肌細胞凋亡來改善H2O2誘導心肌細胞損傷。仙茅苷還可增加抗氧化酶活性，抑制脂質過氧化，減少細胞凋亡，抑制H2O2誘導的HUVEC損傷[15]。本研究發現仙茅苷可降低ox-LDL誘導的MDA水平，抑制LDH釋放，提高SOD活性，表明仙茅苷可改善抗氧化防御系統，抑制ox-LDL誘導HUVEC氧化應激損傷。

研究發現circRNA表達參與AS發展的病理生理過程，包括血管內皮細胞功能改變，例如circRNA INK4位點反義非編碼RNA(circANRIL)可減輕AS大鼠血管內皮損傷、氧化應激和炎性反應[16]；circ_0003204靶向miR-370-3p抑制ox-LDL誘導的內皮細胞增殖、遷移和管狀形成[17]。因此，circRNA具有作為AS治療靶點的潛力。本研究發現ox-LDL處理后HUVEC中circ_0004104水平顯著增加，這與前人報道結果[10]一致。目前，關于circ_0004104的報道較少，Yue等[18]指出胃癌中circ_0004104表達上調，抑制circ_0004104表達可降低胃癌細胞體外增殖和轉移能力，抑制谷氨酰胺代謝，抑制胃癌進展。circ_0004104通過TGF-β途徑促進心肌纖維化在持續性房顫中發揮潛在調控作用[19]。仙茅苷預處理顯著降低ox-LDL誘導HUVEC中circ_0004104水平，提示仙茅苷可能通過抑制circ_0004104表達發揮作用。與Zhang等[10]報道一致，本研究顯示抑制circ_0004104表達可降低ox-LDL誘導的HUVEC凋亡和MDA水平，抑制LDH釋放，提高SOD活性。為證實仙茅苷的抗凋亡、抗氧化應激損傷依賴于circ_0004104表達下調，本研究將pcDNA-circ_0004104轉染HUVEC，結果表明，過表達circ_0004104明顯減弱仙茅苷對ox-LDL誘導HUVEC凋亡和氧化應激損傷的保護作用，這進一步證實仙茅苷對ox-LDL誘導HUVEC損傷的保護作用是通過下調circ_0004104表達實現的。

總之，本研究證實仙茅苷通過下調circ_0004104表達可減輕ox-LDL誘導的HUVEC凋亡和氧化應激損傷，這為仙茅苷在防治AS中的應用提供實驗證據。