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目的:动脉粥样硬化是导致心血管疾病的重要因素,严重威胁人类健康。炎性小体NLRP3在炎症代谢紊乱和动脉粥样硬化发展中均发挥关键作用。细胞外Ca2+超载参与动脉粥样硬化形成,然而Ca2+与NLRP3炎性小体之间的关系及Ca2+活化NLRP3炎性小体是否加速动脉粥样硬化进程讫需阐明。因此拟开展以下研究:(1)炎性小体NLRP3及下游相关因子在血管/内皮细胞中的作用;(2)Ca2+是否参与活化炎性小体NLRP3并加速动脉粥样硬化进程。本研究结果将为临床治疗动脉粥样硬化寻找新治疗靶点提供实验及理论依据。方法:本实验从动物实验与细胞实验两部分进行:1.动物实验:ApoE-/-小鼠(8周龄)被随机分成2组,8只一组:(1)普通饮食组,普通热量饲料喂养;(2)高脂饮食组,用(Research Diets,D12492)含有60%kcal的高脂饲料喂养。两组均喂养20周。(1)每周在空腹状态下用电子秤测小鼠体重,观察小鼠体重变化。(2)ApoE-/-小鼠喂养20周后禁食12h,经眼内眦采血并分离血清,生化分析仪检测胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)及高密度脂蛋白(HDL-C)的水平。(3)喂养20周后,ApoE-/-小鼠在2%异氟醚气体麻醉下,行开胸手术,(1)分离整条主动脉行动脉斑块油红O染色;(2)主动脉弓行冰冻切片油红O染色;(3)分离主动脉,Western Blot法检测NLRP3、caspase1/p10/p20、VCAM-1及ICAM-1的蛋白表达水平。2.细胞实验:人脐静脉内皮融合细胞(EA.hy926细胞)置于细胞培养箱(箱温37℃,5%CO2)中孵育,培养基是含有2m M谷氨酰胺、10%胎牛血清、100U/ml青链霉素、100μg/ml的低糖培养基。将EA.hy926细胞分为2组:(1)对照组;(2)高糖高脂组:19.5mmol/L的高糖培养基取代原来的低糖培养基,并且添加棕榈酸钠200uM。(1)通过流式细胞术检测6h、12h、24h不同时间段Ca2+的浓度;(2)通过Western Blot实验操作测定24h、48h、72h不同时间段NLRP3的蛋白表达水平,选出最适宜时间进行后续细胞实验;(3)通过免疫荧光法检测NLRP3的表达情况;(4)通过Western Blot法检测caspase1/p10/p20、血管黏附分子(VCAM-1)及细胞黏附分子(ICAM-1)的蛋白表达水平;将EA.hy926细胞分成3组:(1)对照组;(2)高糖高脂组;(3)Ca2+抑制剂组(高糖高脂+YM58483)(5)Western Blot法检测NLRP3,caspase1/p10/p20蛋白表达水平。结果:1、高脂喂养20周后ApoE-/-小鼠动脉斑块形成,造模成功:(1)与普通饮食组相比,高脂饮食组的体重明显增高。(2)与普通饮食组相比,高脂饮食组小鼠TC(p<0.001)、TG(p<0.05)、LDL-C(p<0.05)显著增高,HDL-C(p<0.05)显著降低;(3)与普通饮食组相比,高脂饮食组小鼠可见大量红染脂质斑块,且斑块表面积/主动脉表面积明显增高(p<0.001)。冰冻切片显示,普通饮食组可见动脉边界清晰且内壁的结构完整,在内膜层及中膜层均无明显红色脂肪沉积斑块形成。高脂饮食组ApoE-/-小鼠主动脉血管壁增厚且薄厚不一,斑块侵犯内壁,管腔明显狭窄,大量脂肪斑块沉积。斑块横断面积/主动脉管腔面积明显增高(p<0.01)。2、高脂饮食喂养导致ApoE-/-小鼠血管炎症损伤:与普通饮食组相比,高脂饮食组NLRP3、caspase1/p10/p20、血管黏附分子VCAM-1及细胞黏附分子ICAM-1蛋白表达增加(p<0.05)。3、体外实验显示,高糖高脂显著增加内皮细胞钙离子浓度,进而活化NLRP3炎性小体并加重内皮细胞炎症损伤:(1)与对照组相比,高糖高脂组处理Ca2+6h、12h、24h含量均增高,尤其处理6h含量最高(p<0.01);(2)与对照组相比,高糖高脂组处理细胞24h、48h、72h后NLRP3的表达均高,其中24h组(p<0.001)表达水平最高,48h组(p<0.001)次之。72h组没有统计学意义。(3)与对照组相比,高糖高脂组的NLRP3表达显著增高。(4)与对照组相比,高糖高脂组的血管黏附分子VCAM-1(P<0.05)、细胞黏附分子ICAM-1(P<0.05)及caspase1/p10/p20(P<0.05)蛋白表达增加。(5)与高糖高脂组相比,Ca2+抑制剂组的NLRP3(P<0.01),caspase1/p10/p20(P<0.05)蛋白表达降低。结论:本实验发现NLRP3及下游相关因子通过引起血管内皮功能紊乱促进动脉粥样硬化,证实了Ca2+是激活NLRP3促进动脉粥样硬化的关键,本研究结果将为临床治疗动脉粥样硬化寻找新的治疗靶点提供实验依据及理论依据。