细胞是一个精密复杂的整体,同一刺激往往会启动多种细胞信号传导途径,这些信号途径相互独立或者联系,共同决定着细胞的命运。自噬和凋亡现象广泛存在于真核生物各发展阶段和多种生理、病理过程,其适度的活化可帮助生物体及时排除有碍或有害因素,利于生长发育,但若过度激活或抑制,则会破坏生物体新陈代谢动态平衡,加速其死亡[1]。
LC3是Atg8的哺乳动物类似物,是目前确认的惟一可信的自噬体标志物。野生型细胞中有两种LC3:LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ。在SDS-PAGE电泳中,LC3-Ⅱ泳动的速度比LC3-Ⅰ快,因此LC3的免疫印迹常常有相应的两条带
[2]。
自噬的诱导可通过Western-blot检测LC3-Ⅱ水平来监测,通过实验发现雷帕霉素质量浓度为0.01 μg/L时,细胞的LC3-Ⅱ的水平与对照组相比并没有明显的增高,也就是说二者之间的自噬水平无明显的差异,当雷帕霉素质量浓度为0.1 μg/L时LC3-Ⅱ水平处在一个较高的水平,雷帕霉素质量浓度为1 μg/L和10 μg/L时LC3-Ⅱ水平虽然也高于对照组,但却明显低于0.1 μg/L时,据此推断雷帕霉素导致自噬与凋亡之间调控机制的紊乱,当雷帕霉素质量浓度为0.1 μg/L时自噬尤为活跃(
P < 0.05),同时凋亡也存在增强,但以促进自噬为主,此时自噬可能是对细胞影响的一个主要机制,也就是说雷帕霉素可以明显诱导自噬的发生。
正常情况下对照组的凋亡率处在一个较低的水平,当给予0.01 μg/L雷帕霉素作用24 h后细胞的凋亡开始增加,相对于对照组有明显的差异(P < 0.05),随着雷帕霉素质量浓度的不断增加,凋亡率也随着增加,0.1,1.0,10 μg/L均明显高于对照组(P < 0.05),而且当雷帕霉素质量浓度达到10 μg/L时,其凋亡率均值达到了19.80%,远远高于对照组的3.11%;另外4个浓度组之间两两比较同样存在差异,说明雷帕霉素作用于细胞后,细胞的凋亡率呈现随着浓度的升高而增加的趋势,在0.1 μg/L时开始呈现陡增的趋势,说明雷帕霉素可以明显诱导细胞的凋亡,同时内皮祖细胞可以通过旁分泌阻止内皮细胞发生凋亡[3],所以当内皮祖细胞凋亡增加时内皮细胞的凋亡会相应增加,从而不利于血栓的再通。
在某些时候自噬与凋亡有着密不可分的联系[4-5],自噬和凋亡相互作用,共享着一些调控因子,参与了细胞稳定状态的维持和疾病发生过程,线粒体便是其中一个十分重要的细胞器,调控着二者之间的协调,若线粒体的功能受到损伤,可能会导致细胞凋亡与自噬的紊乱[6]。实验中发现当雷帕霉素质量浓度为0.01 μg/L时内皮祖细胞的凋亡率相对于对照组有所增加(P < 0.05),但自噬却增加不明显;当0.1 μg/L时出现明显增强的是自噬(与对照组比较P < 0.05),而此时的凋亡虽然也出现增加的趋势,但增加的幅度明显低于自噬,之后凋亡和自噬虽然都相对于对照组出现明显升高,但自噬相对于0.01 μg/L时有所下降,由此推测:雷帕霉素质量浓度为0.1 μg/L时虽然自噬明显高于其他浓度,但此时自噬可能作为一种防御机制被诱导发生,此
时诱导的自噬只是细胞对外界环境变化的一种适应性反应,细胞启动自噬的目的是加快细胞内大分子物质循环,清除受损的细胞器,隔离一些有害物质,避免凋亡因子释放进入胞浆,同时提高细胞对环境变化的耐受力,减少雷帕霉素带来的损害,使细胞延迟凋亡,从而发挥其保护作用,反映在细胞周期上,当雷帕霉素质量浓度为0.01 μg/L和0.1 μg/L时,S期细胞与对照组存在明显差异(P < 0.05),G2/M期细胞与对照组存在明显差异(P < 0.05),说明与对照组相比,细胞更多的被阻滞了S期,使得进入到G2/M期进行有丝分裂的细胞减少。随着浓度的进一步增高,这种保护机制就可能减弱或变成了一种损伤机制,加之此时凋亡也明显增强,二者共同抑制了细胞增殖,甚至导致一部分细胞死亡,反映在细胞周期上表现为细胞被阻滞在了G1/G0和S期,进入G2/M期的细胞明显减少,抑制了其增殖,从整体来说G1/G0期和S期的细胞呈现逐渐升高的趋势,G2/M期的细胞呈现逐渐降低的趋势。
另外,实验用MTT法检测了各剂量组雷帕霉素在不同时间对大鼠骨髓来源的内皮祖细胞增殖的影响,结果显示雷帕霉素各个质量浓度组(0.01,0.1,1,10 μg/L)的增殖率均明显低于对照组(P < 0.05),雷帕霉素质量浓度0.01 μg/L和0.1 μg/L时两组增殖率均明显低于其他质量浓度组(P < 0.05),二组之间比较差异也有显著性意义(P < 0.05);雷帕霉素质量浓度1.0,10 μg/L两组之间的增殖率差异亦无显著性意义(P > 0.05),即雷帕霉素各组对内皮祖细胞的增殖均有抑制作用,且此作用随着质量浓度的增加而越加显著,当质量浓度达到1.0,10 μg/L时细胞的增殖率已经降到了非常低的水平,导致了细胞的大量死亡。
张坡等[7]报道曾经证实雷帕霉素可以对内皮祖细胞的增殖能力、迁移能力、黏附能力产生影响,但是没有提到自噬在其中所起到的不可忽视的作用,以及自噬与凋亡之间的相互关系,通过以上实验知道雷帕霉素作用于内皮祖细胞后在很小的浓度下便可以引起细胞的数量和增殖能力的下降,也就是说雷帕霉素作用于雷帕酶素靶蛋白后导致了细胞的凋亡或者自噬的增加[8],二者共同作用或者以其中一个为主影响了细胞的周期进程,导致了细胞增殖率的下降,这将为研究自噬在内皮祖细胞促进下肢深静脉血栓中的作用提供实验依据。