巨噬细胞移动抑制因子对HL-1细胞T型钙电流的调控
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・626・ South China Joumal of Cardiovascular Diseases,September 2013,Vol 19,No 5 doi:10.3969/j.issn.1007-9688.2013.05.027 ・实验研究・ 巨噬细胞移动抑制因子对HL一1细胞T型钙电流的 调控△ 林泽生 ,邓春玉2,3,饶芳2,3,吴书林,,余细勇2,3,杨敏。一,邝素娟。,单志新 ,朱杰宁 (1.广东省人民医院药学部广东省医学科学院,广州510080;2.广东省人民医院医学研究中心广东省医 学科学院,广州510080;3.广东省心血管病研究所广东省人民医院广东省医学科学院,广州510080) 摘要:目的观察巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)对心房肌细胞T型钙电流 (T—type calcium chanBel current, )的调控。方法的表达。结果使用全细胞膜片钳和分子生物分析方法检测心房肌细胞 在体外培养的心房肌细胞株(HL一1细胞)中,小鼠重组MIF(20、40 nmol/L,24 h)可明显抑 制 . 的峰值电流,与对照组比较,差异均有统计学意义[峰值内向电流:(一17.5 ̄2.9)pA/pF vs.(一27.9± 3.4)pA/pF,P<0.05;(一113±1.7)pA/pF vs.(一27.9±3.4)pA/pF,P<0.叭];并可损伤电压依赖的 ,T激活,使T型 钙通道 1G和 lH亚单位mRNA表达下调。而src非特异性抑制剂genistein和特异性抑制剂PP1可逆转 40 nmoWLMIF所致的,cd T下调[genistein:(一1l_3±1.7)pA/pF us.(一16.1±0.8),P<0.05;PPI:(一ll_3±1.7)pA/pF vs.(一19.0±3.2)pA/pF,P<O.05]。结论号转导途径。 MIF可能通过影响 参与心房颤动的病理过程,src可能参与该信 关键词:心房纤颤;巨噬细胞移动抑制因子;T型钙电流;HL一1细胞 中图分类号:R 541.7 5 文献标志码:A 文章编号:1007—9688(2013)05—0626—06 Regulation of macrophage migration inhibitory factor on T—type calcium channels in HL-1 cells LIN Ze—sheng ,DENG Chun—yu ,RAO Fang。一,WU Shu—lin ,YU Xi-yong 一,YANG Min ,KUANG Su— iuan ,SHAN Zhi—xin ,ZHU Jie.ning (1.Department of Pharmacy,Guangdong General Hospital,Guangdong Academy of Medical Sciences,Guangzhou 5 1 0080,China;2.Research Center of Medical Science,Guangdong General Hospital,Guangdong Academy of Medical Sciences,Guangzhou 5 10080,China;3.Guangdong Cardiovascular Institute,Guangdong General Hospital, Guangdong Academy of Medical Sciences,Guangzhou 5 1 0080,China) Abstract:Objectives To investigate the role of macrophage migration inhibitory factor(MIF)in the regulation of T— type calcium channels( T)in atiral myocytes.Methods The whole—cell voltage—clamp technique and biochemical assays were used to detect the regulation of T in atiral myocytes. Resd ̄ In atrium-derived myocytes(HL一1 ceils)cultured in vitro,mouse recombinant MIF(20 or 40 nmol/L,24 h)could signiifcantly suppress peak .T when compared with control group[(一17.5±2.9)pA/pF us.(-27.9±3.4)pA/pF,P<0.05;(一11.3±1.7)pA/pF s. (-27.9±3.4)pA/pF,P<O.01],impair the voltage—dependent activation of .T and down—regulate the expressions of ctlG and alH mRNA of T—type calcium channels.The reduction of,cd T induced by 40 nmol/L recombinant MIF could be reversed by genistein and PP1[genistein:(-11.3+1.7)pA/pF ys.(一16.1±0.8),P<0.05;PPI:(一11.3±1.7)pA/pF us.(一19.0±3.2)pA/pF,P<0.05].Conclusions MIF may be involved in the pathogenesis of atiral fibrillation by affecting the T in atirum—derived myocytes,in which Src may take part in the signal transduction pathway. Key words:atiral fibrillation;macrophage migration inhibitory factor;T—type calcium channel;HL一1 cells △基金项目:国家自然科学基金资助项目(项目编号:No.81000084)。 作者简介:林泽生(1976一),男,主管药师,研究方向为医院药学。 通信作者:饶芳。E-mail:raofang@medmail.com.cn 岭南心血管病杂志2013年9月第l9卷第5期 心房颤动是最常见的心律失常之一,是脑卒 中、心力衰竭和死亡的主要危险因素,其发病机制 尚未得到很好阐明。已有研究表明,钙超载在心房 电重构中起重要作用[ 。L型钙通道(L type calcium channel,LCC)是钙离子进入细胞的主要途径之一, 但钙离子亦可通过T型钙通道(T type calcium channel,TCC)进入心房肌细胞。TCC并不表达于所 有的心脏组织。仅在窦房结。浦肯野纤维和心房肌 细胞中表达[z-。TCC可参与心脏的一些病理改变. 如压力过负荷所致的心肌肥厚。心肌梗死和心力衰 竭[2-4]。但近期的研究发现,T型钙电流(T type calcium channel current, T)可能也参与心房颤动 的发病。如与窦性心律(SR)患者相比,心房颤动患 者的心房肌组织中的TCC Cav3.1表达明显下降 ]。 且TCC阻滞剂在预防长时间快速起搏所致的心房 重构中,比LCC阻滞剂效果更好[ 。因此,进一步阐 明TCC在心房颤动发病机制中的作用具有重要意 义。此外,近十余年的研究发现,炎症在心房颤动的 发病中起重要作用ET]。而巨噬细胞移动抑制因子 (macrophage migration inhibitory factor,MIF)是一个 前炎症因子.可通过调节其他炎症因子的分泌参与 炎症反应。我们前期的研究发现.MIF可通过调控L 型钙电流(L type calcium channel current, .L)参与 心房颤动的电重构l8_,但MIF是否通过调控七. 参 与心房颤动的发病机制尚未见报道。因此,本研究 拟观察MIF刺激对心房肌细胞 . 的调控,以及探 讨Src激酶是否参与其信号途径。 1材料和方法 1.1 HL.1细胞的培养及分组 HL.1 ceils获赠自William C|aycomb教授实验 室f Louisiana State University Health Science Center。 New Orleans.LA)。细胞培养于Claycomb培养基 (JRH Biosciences,KS),加入了10%胎牛血清 (JRH Biosciences,KS)、2 mmol/L的L一谷氨酰胺 (Gibco)、100 Ixmol/L去甲肾上腺素(Sigma, USA)、100 U/mL青霉素和100 p,g/mL链霉素 (Gibco),培养瓶使用纤连蛋白和凝胶预铺(Sigma, USA),培养于37%、5%二氧化碳、95%空气的培养 箱中。每24~48 h换液一次。将所培养的HL一1心房 肌细胞分为20 nmol/L MIF刺激组、40 nmol/L MIF 刺激组及对照组,每组设6孔(n=6)。 1.2 MIF刺激HL.1细胞表达 . 的方法 对培养的HL.1心房肌细胞予2O、40 nmol/L ・627・ 小鼠重组MIF(recombinant MIF,rMIF) ̄IJ激24 h. 对照组予无药物刺激.记录一80 mV至+60 mV的 全细胞 并计算电流密度。HL.1细胞可表达 . 和 _T,计算50个细胞,有大约15%的HL—l 细胞仅表达 . ( . 几乎检测不到),而约有39% 的细胞仅表达 . ,大约42%的HL.1细胞可表达 . 和 在剩下的约4%的细胞几乎无电流表 达。因为非常难以从 . 中分离出 . ,因此,我们 只选择表达 . 的细胞用于分析rMIF对 . 的影 响。为了确定Src是否是MIF诱导的 . 抑制作用 的信号转导途径中的一员,我们在给予40 nmoL/L rMIF刺激前分别加入genistein(30 p,mol/L)或PP1 (15 ̄mol/L),观察后两者是否可减轻rMIF诱导 的,ca. 抑制。 1.3 RNA提取和逆转录聚合酶链反应 HL一1细胞经处理后弃去培养基。预冷的磷酸 盐缓冲液洗3遍后.每孔加入800 txL TRIzol,吹打后 混匀 移至1.5 mL的焦碳酸二乙酯(diethyl pyrocarbonate。DEPC)预处理的EP管,提取总 mRNA。取1 Ixg总RNA逆转录Reverse Transcription System,Promega)为cDNA。使用SYBR Premix Ex TaqTM(TaKaRa Biotechnology,China)进行扩增,每 个样本加入2 txL cDNA,总体积为25 L。在MJ Research DNA Engine Opticon ̄2连续荧光检测系 统(MJ Research,Inc.)上进行实时定量聚合酶链 反应(rea1.time quantitative polymerase chain reaction, rtPCR)。小鼠TCC alG:正向引物序列为5’.CGC TGA GTC TCT CTG GTY TGT C.3’,反向引物序列 为5’.TGC,ITrA CAT GGG ACT TI]r CAG A.3’:小 鼠TCC oHH:正向引物序列为5’ TGA ACC CAG AGT TTC CTC T.3’.反向引物序列为5’ ACA ACT TCT GGT GGT GGT一3’。B.actin:正向引物序 列为5 .TGT CCC TGT ATG CCT CTG GT一3 ,反向 引物序列为5 .GAT GTC ACG CAC GAT TYC C. 3 。通过2一一计算相对表达水平 。为了进一步 观察MIF是否是通过调节TCC的表达来调节 _T, 我们使用定量PCR检测20 nmol/L和40 nmol/L 的rMIF刺激24 h后的TCC edH和cdG mRNA表 达,以B—actin作为内参。 1.4全细胞膜片钳技术记录 . 的方法 HL一1细胞经干预后,接种于35 mm培养皿 中,弃去培养基,予0.05%胰蛋白酶一乙二胺四乙 酸(EDTA)消化约2 min,加入O.025%胰蛋白酶抑 制剂和培养基终止消化,细胞在6 h内用于电生 ・628・ South China Journal of Cardiovascular Diseases,September 2013,Vol 19,No 5 理实验。全细胞膜片钳技术记录 m细胞外液 (mmol/L):TEA—C1 140,CaC12 5,MgC12 2,HEPES V)/S]},VO.5为最大激活电压的一半,V是测试 电位,S是斜率因子。电压依赖的稳定状态的失活 关系通过标准的两个脉冲方案来检测,1 000 ms预 适应脉冲.前置电压一40 mV,从一100 mV到一2O mV, 然后用400 ms检测脉冲至一20 mV。失活曲线适用 于Boltzmann方程:I/Imax=1/{1+expf(V—VO.5)/ 10,和Glucose 10(pH 7.4)。玻璃电极由硼硅玻璃 毛细管(Coming 7740,1.2 mm OD)拉制而成。充满 细胞内液后电极尖端电阻为2-3 nM。细胞内液 (mmol/L):CsC1 100,TEA-C1 20,Na2ATP 5,Na2GTP 0.4,EGTA 10,HEPES 10(pH 7.2)。 s]},V0.5是最大失活电压的半值,V是前置脉冲 电位,S是斜率因子。 在液接电位补偿后用负压使电极与细胞表面 形成高阻封接后(阻抗1 G),在接触细胞前,补偿 尖端电位。给负压破膜,形成全细胞记录。 Axopatch 200B放大器,Digidata 1200B—pClamp 7.0 data.acquisition system(Axon Instruments,USA)记 失活后时间依赖七. 的复活使用配对脉冲方 案来研究(P ,P2)。P2(I )间的电流相对于P (I ) 的电流测定为P 一P 问期的函数。复活的时程适 用于指数函数。 录电流信号。5 kHz过滤信号,储存于电脑的硬盘 中。串联电阻(Rs)为3~5 Mn,电补偿70%~80% 1.5统计学分析 用SPSS 1 1.0统计软件分析。计量资料以( ) 表示,两组问的比较使用t检验,多组间均数比较用 ANOVA方差分析。以P<0.05为差异有统计学意义。 d/《 0 2结 果 以使在记录电流和钳夹的膜上电压下降时电容激 增缩小至最小,并在电流记录过程中保持稳定。为 了避免细胞体积所致的差异,所有数据均以电流 密度表示。实验在25℃±1 左右进行。 电压依赖的 激活可通过其I~V关系由 g/gmax来测定。g/gmax和膜电位之间的关系适用 于Boltzmann equation:g/gmax=1/{1+expl(VO.5一 2.1各组HL一1细胞 .T表达比较 给予rMIF刺激后24 h可使HL一1细胞 表达明显下降。与对照组相比,20 nmol/L rMIF L~ O ;冒+60 nV 蠢鲁 售量里基一8O ■E■■■一 II1V Membrane potential(mV) -c 60 80 —60 .40 .20 O 20 40 30 35 -图1各组HL-1细胞 ,T表达比较[A图表示对照组、40 nmol/L rMIF组及rMIF+抗MIF抗体组(1:5O0)处理24 h后 I.V曲线;C图表示抗 的降低;直方图表示对照组、20 nmoI/L rMIF组、40 nm01/L rMIF组 的全细胞电流,插入的为电压方案;B图表示对照组和20 nmol/L组、40 nmol/L rMIF组处理后 MIF抗体可抑制rMIF诱导的HL一1心房肌细胞的 和40 nmol/L rMIF+抗MIF抗体组的 . . 峰值电流密度] 注:与对照组比较, P<0.05,一P<0.O1;与40 nmol/L rMIF组比较,P<O.ol 岭南心血管病杂志2013年9月第19卷第5期 ・629・ 组和40 nmol/L rMIF组分别使HL.1细胞 . 表 达下降约38%和60%,差异有统计学意义f峰值 内向电流:(一17.5±2.9)pA/pF US.(一27.9±3.4) pA/pF,P<O.05;(一I1.3±I.7)pA/pF s.(-27.9± (一32.4±1.5)mV s.(一37.7+0.8)mV,P<0.01]。详 见图2A。 2.3 3组HL.1细胞 . 失活到复活的时程比较 20 nmol/L和40 nmol/L rMIF刺激的HL.1细 胞 . 3.4)pA/pF,P<O.O1],详见图1B。此外,rMIF可 使 的最大电流的峰值电压从一20 mV移至一10 mV。同时,40 nmol/L rMIF诱导的 .T的降低可 被给予抗MIF抗体(1:500稀释)所取消『峰值内 向电流:(一11.3±1.7)pA/pF(40 nmol/L rMIF组) 的失活到复活的时程与对照组比较,差异 无统计学意义[(114.1 .2)ms (116.1±8.7) ms,P>0.05;(127.3±9.5)ms V.S.(116.1---8.7)ms,P> 0.05],详见图2B。 2.4 3组HL一1细胞TCC alH和alG mRNA定量 5.(一18.0±1.3)pA/pF(40 nmol/L rMIF+抗MIF 抗体组),P<0.05],而且抗MIF抗体本身对 . 无 影响,见图1A、图1C。 PCR检测结果比较 定量PCR检测结果显示,与对照组相比, 40 nmol/L rMIF可使TCC txlH和odG mRNA表 达明显下降,差异有统计学意义(TCC alG:1.00_+0 s.0.55±0.12,P<O.05;etlG mRNA:1.00_0 s.0.43± 2.2 3组HL一1细胞 . 的电压依赖失活改变比较 20 nmol/L和40 nmol/L rMIF刺激的HL.1 细胞 . 的电压依赖失活改变与对照组比较,差 0.17,P<O.05),见图3。 异无统计学意义[平均V /2:(一37.1±1.1)mV吼 (一36.0±2.6)mV,P>O.05;(一37.3±2.3)mV VS. (一36.0±2.6)mv,P>0.05] 但20 nmol/L和 2.5 PTKs抑制剂可减轻rMIF诱导的 . 的降低 在给予genistein(30&mo]/L)或PPI(15 txmol/L) 后,40 nmol/L rMIF诱导的HL一1细胞的 . 表达 降低可得到改善,其峰值内向电流值比较,差异有 统计学意义[genistein:(-11.3+1.7)pA/pF US.(一 16.1±0.8),P<0.05;PPI:(-11.3±1.7)pA/pF s.(一 40 nmol/L rMIF刺激可使激活曲线明显右移,与 对照组比较,差异有统计学意义[相应的V 值: (一30.8±2.0)mV US.(一37.7±0.8)mV,P<O.0l; A B 鲁至至|lL _R0 v v 冗 P1 P2 1.0 -8 1.0 8 6 。6 4 .4 l,L rMIF l,L rMIF 2 2 O.0 -80 -60 -40 -20 0 0.0 0 100 2o0 3o0 400 500 Conditional potential(mV) AT(ms) 图2 3组HL-1细胞的 . 通道功能比较[A图表示失活曲线和用于评价电压依赖的屯 失活的电压方案,为3组 HL—l细胞的电压依赖的 . 失活和复活,曲线适用于Bohzmann函数;B图表示3组HL—l细胞 从失活到复活的时 程,数据适用于monoexponential函数] 岭南心血管病杂志2013年9月第19卷第5期 ・631 ・ different potencies for T--and L-・type channels in preventing 认为TCC在快速起搏的电重构中起着重要作用。 本研究发现HL.1细胞中,rMIF可抑制 . , 呈浓度依赖性。同时可抑制 . 的稳定状态的激 活,而不影响失活和复活。此外,高浓度的rMIF可 明显抑制TCCodH和etlG的mRNA的表达。提示 atirla electircal remodeling[J].J Cardiovasc Pharmacol,2004, 44(3):386—392. a1.High— [7] PENA J M,MACFADYEN J,GLYNN R J,etsensitivity C—reactive protein,statin therapy,and risks of atialr fibrillation:an exploratory nalaysis of the JUPITER tiral[J].Eur heart J,2012,33(4):531-537. rMIF可能通过直接影响TCC的通道基因表达来 调控 从而参与心房颤动电重构。 [8] RAO F,DENG C Y,WU S L,et a1.Involvement of Src in L— type Ca2 channel depression induced by macrophage migration 蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK) 参与许多激素和生长因子受体介导的有丝分裂或 细胞生长的信号转导。此外,这些酶也参与多种细 胞离子通道的调控,如平滑肌细胞和心肌细胞的 LCCI 一91。研究表明PTKs抑制剂——genistein和 Src抑制剂——PP1可明显激活人心房肌细胞的 /ca. ,Src可能通过调控 . 来参与心房颤动的形 成。然而,Src是否调控TCC,尚未见研究报道。在 本研究中.我们发现Src的非特异性抑制剂—— genistein和特异性抑制剂——PP1可逆转rMIF诱 导的 . 抑制,提示Src可能参与MIF对 . 调 控的信号转导途径。 因此,本研究的结果提示rMIF可能通过影响 TCC参与心房颤动的病理过程.Src可能参与该信 号转导途径。 参考文献: SUN H,CHARTIER D,LEBLANC N,et a1.Intracellular calcium changes and tachycardia—induced contractile dysfunction in canine atiral myocytes[J].Cardiovasc res,2001, 49(4):751—761. 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