ECM-整合素-CSK系统在切应力促内皮祖细胞分化中的作用

内皮损伤是动脉粥样硬化(AS)的始动因素，文献证实内皮祖细胞(EPCs)对维持内皮结构和功能的完整性具有重要作用。然而EPCs如何感知胞外的力学信号并将其转化为胞内的生物化学信号尚不清楚。据此，我们利用切应力加载装置及颈动脉损伤模型，以骨髓源性EPCs的分化为突破点，运用荧光定量RT-PCR、Western blot、siRNA及细胞移植等方法和技术，阐明切应力对EPCs细胞外基质(ECM)-整合素-细胞骨架(CSK)系统的影响及该系统在切应力促EPCs分化中的作用。研究结果显示：(1) 切应力可上调晚期EPCs的增殖、分化、迁移、粘附及体外成血管能力；(2)切应力处理3 h，6 h及12 h均可上调EPCs整合素β1、β3基因表达。12 h时，其基因表达量最高，蛋白表达亦升高；(3) EPCs种植于不同ECM，细胞表面整合素β1、β3的表达量一致。切应力可不同程度上调种植于不同ECM上EPCs整合素β1、β3的表达；(4) 切应力时间依赖性上调EPCs FAK，talin 及paxillin磷酸化水平；(5)切应力可上调FAK、talin、paxillin的表达，且其分布经历了胞核侧-胞膜侧-胞核侧的动态变化；(6) 切应力可激活Ras，其活性与切用力作用时间有关，具有快速、双向性的特点；(7) 切应力可上调ERK1/2磷酸化水平；(8) 不同的ECM在切应力促EPCs分化中的作用不同，FN最强，LN最弱；(9)RGDDNP封闭或阻断EPCs上可与ECM配体结合的整合素连接位点后，可抑制切应力促EPCs的分化；(10) 切应力可使EPCs F-actin细胞骨架发生重排，当以F-actin稳定剂Jasplakinolide或F-actin解聚剂Cytochalasin D预处理EPCs均不同程度地影响了切应力导致的F-actin细胞骨架的重排及切应力促EPCs分化的作用；(11) FAK抑制剂PF-573,228，talin siRNA，paxillin siRNA及ERK1/2抑制剂PD08959均不同程度地抑制了切应力促EPCs分化的作用；(12) 经切应力预处理的EPCs对损伤内皮的具有积极的修复作用。以上结果从力学、生物学角度完善了切应力促EPCs分化，促进受损血管内皮修复的具体机制，为AS等心血管疾病的发病机理及切应力介导的细胞疗法提供理论依据。