ERK1/2信号通路介导PDGF-CC诱导的鼠心肌成纤维细胞增殖和胶原合成的分子机制

研究背景和目的:心肌纤维化是以心肌间质内心肌成纤维细胞过量增殖、胶原蛋白大量合成为特征的病理变化。其与冠心病、高血压病、扩张型心肌病、病毒性心肌炎等心血管疾病紧密联系。心肌纤维化是许多心脏疾病末期的共同表现,临床上以重度冠状动脉粥样硬化性狭窄病变为主的心脏病可引起心肌持续或反复缺血造成心肌纤维化,逐渐发展为心力衰竭,即慢性缺血性心肌病。ACEI或ARB类药物通过抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)可以改善心力衰竭预后的机制可能与抑制心肌纤维化密切相关。心肌纤维化的具体发病机制十分复杂,目前认为除了RAAS系统在内,细胞生长因子、氧化应激、炎性因子和血管内皮功能受损等因素亦参与心肌纤维化的发生发展,而现今对于细胞生长因子在心肌纤维化的文献报道未见深入研究。心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts,CFs)是参与心肌纤维化的主要细胞,血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)是重要的细胞促生长因子,能刺激特定细胞分裂增殖。本研究通过在体外培养大鼠原代心肌成纤维细胞,观察外源性PDGF-CC对大鼠心肌成纤维细胞增殖、PDGF受体、ERK1/2信号通路和胶原蛋白表达这些指标的影响,来探讨ERK1/2信号通路在心肌纤维化中可能的分子机制。方法:取出生1-3天龄SD大鼠乳鼠心脏组织,差速贴壁法分离并纯化心肌成纤维细胞,获取第2-4代细胞用于实验。按药物处理不同将细胞随机分为三组,即对照组(CON组)、PDGF-CC(P组)和PDGF-CC+U0126(ERK通路抑制剂)(PU组)。MTT比色法检测各组心肌成纤维细胞的增殖情况,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测各组PDGF-α受体(platelet-derived growth factor receptor-α,PDGFR-α)、PDGFR-β、ERK1、ERK2、Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白的mRNA表达水平,蛋白印迹法(Western blot)检测各组磷酸化PDGFR-α(p-PDGFR-α)、ERK1/2、p-ERK1/2、Ⅰ型胶原蛋白(ColⅠ)、III型胶原蛋白(ColⅢ)的蛋白表达水平。结果:(1)MTT法显示P组细胞数较CON组显著增加(P<0.01),而PU组细胞数较P组明显减少(P<0.01)。(2)qRT-PCR法显示P组中PDGF-α受体(PDGFR-α)、ERK1、ERK2、Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白(ColⅠ、ColⅢ)的mRNA表达水平均明显高于CON组(P<0.001),PDGFR-β的mRNA表达量在P组与CON组间差异无统计学意义(P>0.05)。与P组相比,PU组中PDGFR-α、ERK1、ERK2、ColⅠ和ColⅢmRNA表达均明显下降(P<0.01)。(3)Western blot法显示P组中磷酸化PDGFR-α(p-PDGFR-α)、ERK1/2、p-ERK1/2、ColⅠ和ColⅢ的表达量均明显高于CON组(P<0.001),PU组中p-PDGFR-α、ERK1/2、p-ERK1/2、ColⅠ和ColⅢ蛋白表达量均显著低于P组(P<0.001)。结论:PDGF-CC具有诱导心肌成纤维细胞增殖并且促进胶原蛋白合成的作用;PDGF-CC主要通过结合PDGFR-α激活ERK1/2信号通路,使胶原蛋白的合成增多,PDGFR-α/ERK1/2信号通路参与了心肌纤维化的发生;U0126通过抑制ERK1/2通路减弱了PDGF-CC致心肌纤维化效应,可能在抗心肌纤维化方面具有一定的作用。