镁离子在肺高压大鼠PASMCs增殖和迁移中的作用

摘要

肺高压（Pulmonary Hypertension，PH）是以肺动脉血管阻力增加，血管重构为主要病理变化的一种极度严重的疾病，可以说是心血管疾病中的癌症，而肺血管重构主要是由肺动脉平滑肌细胞（Pulmonary artery smooth musclecells,PASMCs）胞浆内游离钙浓度升高所致，Ca2+可通过多种特定的调控机制影响心血管平滑肌细胞（VSMC）的增殖、迁移。然而Mg2+是生理性的Ca2+拮抗剂，受细胞外镁浓度影响，低镁能增强血管平滑肌的反应性；提高细胞外Mg2+水平能够降低心血管平滑肌的张力和动脉压力。在PH发病过程中，Mg2+及其转运蛋白的功能和其对PASMCs增殖的影响目前较少报道。本研究通过野百合碱（Monocrotaline,MCT）和慢性低氧（Chronic Hypoxemia,CH）分别诱导雄性SD大鼠构建肺动脉高压模型，旨在研究SLC41（solute carrier family41）和TRPM7在MCT、CH分别致PH发病过程中的功能变化，及Mg2+对PH大鼠PASMCs增殖、迁移的影响，并进一步探讨SLC41家族、TRPM7与PH大鼠PASMCs增殖之间的关系，为PH的发病机制研究提供理论基础。
　　目的：体外研究Mg2+对MCT和CH分别诱导的PH大鼠PASMCs增殖和迁移的影响，并探讨镁离子通道/转运体与PASMCs增殖之间的关系，为PH的发病机制及临床治疗提供新的理论依据。
　　方法：（1）构建PH大鼠模型：150～160g健康雄性SD大鼠随机分成对照组（Control，CON）和模型组（MCT、CH），MCT组大鼠一次性腹腔注射MCT（50mg/kg），CH组SD大鼠（200g左右）置于缺氧箱（10%左右）内，分别饲养3w后，对模型组进行PH鉴定。
　　（2）PASMCs培养：分离鉴定成功的PH大鼠肺动脉，体外培养PASMCs，CON和MCT组PASMCs在恒温常氧培养箱（37℃，5%CO2）内培养，CH组在低氧培养箱（3%O2）内培养。
　　（3）采用Western Blot和RT-PCR检测以上三组PASMCs上主要镁离子通道/转运体蛋白和mRNA表达水平。
　　（4）增殖和迁移实验：预实验各组分别给予同一组浓度梯度的MgCl2溶液，均先使用1%FBS、10%FBS进行预实验，视Mg2+作用情况增加5%FBS实验组。MTS法检测以上各实验组PASMCs增殖情况；采用划痕愈合法或transwell小室检测Mg2+对PASMCs迁移的影响。
　　（5）Mg2+作用时，以上三组PASMCs上SLC41家族和TRPM7的功能变化。
　　结果：（1）与CON组相比，①MCT和CH组大鼠RVSP、RVP和RVMI均显著增高，肺小动脉平滑肌肌层明显增厚，管腔狭窄，提示MCT和CH均成功诱导大鼠产生PH；②MCT和CH组PASMCs上SLC41A1、SLC41A2、TRPM7的mRNA和蛋白表达水平显著上调，而SLC41A3的mRNA和蛋白表达水平显著下调；③模型组PASMCs的增殖活性显著增强，提示MCT和CH均可促进大鼠PASMCs增殖；④模型组PASMCs迁移能力显著高于CON组，提示PH可促进PASMCs迁移。（2）经预实验，在排除FBS影响条件下，各组以含正常范围镁介质（F12）培养的PASMCs作对照：①低水平细胞外高镁：Mg2+作用浓度为3mM(mmol/L)左右时，可促进PASMCs增殖，但差异不显著；10mM Mg2+作用时，PASMCs增殖处于减缓趋势，但也有个体差异，模型组PASMCs增殖不能被显著抑制；②超高水平[Mg2+]o作用：30mM Mg2+作用时，可部分抑制PH组PASMCs增殖，差异具有统计学意义；60mMMg2+作用，各组PASMCs增殖均被显著抑制，具有统计学意义，但不具备临床意义。
　　结论：MCT和CH可分别诱导大鼠产生PH，并上调大鼠PASMCs上镁转运体/离子通道SLC41A1/2、TRPM7、MAGT1的表达，下调SLC41A3的表达，同时诱发肺血管重构及右心室肥大，促进PASMCs的增殖和迁移；低水平高[Mg2+]o不能显著抑制PH大鼠PASMCs的增殖和迁移能力，理论上逆转其肺血管重构的镁干预浓度需更高[Mg2+]o水平。

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