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花生四烯酸及其代谢产物在细胞信号转导、收缩、趋化以及细胞生长和分化中发挥重要的作用。近年来发现花生四烯酸参与了某些疾病(如动脉粥样硬化)的发生和发展。为了阐明花生四烯酸在动脉粥样硬化形成中的分子机制,本研究对花生四烯酸促进兔血管平滑肌细胞迁移的作用及其信号转导途径进行了深入细致的研究。
首先应用Boyden小室实验检测发现,不同剂量的花生四烯酸(arachidonicacid,AA)对平滑肌细胞迁移表现出不同作用,浓度在20μM以内时,AA显著地促进平滑肌细胞迁移,并呈现剂量依赖性,浓度大于或等于40μM时,则促进迁移的作用不明显。在此基础上,对上述作用的信号转导途径进行了研究,Boyden小室实验发现PTX敏感的G蛋白、磷酯酶C(PLC)、蛋白激酶CfPKC)、ERK1/2、p-38MAPK以及JNK的特异性抑制剂PTX、U73 122、Staurosporine、PD98059、SB203580和SP600125均可不同程度的抑制AA诱导的平滑肌细胞迁移,并呈现剂量依赖性,表明上述信号参与了从诱导的平滑肌细胞迁移过程。采用Western blot实验检测发现,AA可上调ERK1/2、p-38MAPK以及JNK的磷酸化水平,但这种作用可被PTX、U73122和Staurosporine拮抗,提示在该细胞迁移的信号转导过程中,PTX敏感的Gi/o、PLC和PKC是MAPKs家族的上游因子。进一步研究发现,由花生四烯酸激活的PKCz磷酸化可被PTX和U73122抑制,提示PKCa位于PTx敏感的Gi/o和PLC下游。通过膜移位实验检测PLC β 2活性结果显示,从可引起PLC β 2向细胞膜上的转移,并可被PTX抑制,说明Gi/o位于PLC β2的上游。
还发现AA可以激活肌球蛋白轻链(MLC20)的磷酸化,从而导致平滑肌细胞迁移的发生,这一作用可能与MAPK家族信号因子有关。为确定激活Gi/o的因子,我们应用Boyden小室检测了与从代谢相关的三个主要代谢酶的抑制剂对AA诱导平滑肌细胞迁移的影响,结果显示脂氧合酶(LOX)的抑制剂NDGA可以显著抑制花生四烯酸诱导的平滑肌细胞迁移,但是环加氧酶(COX)和细胞色素P450特异性抑制剂indomethin和SKF525a对迁移没有显著影响,提示花生四烯酸的LOX代谢产物可能具有激活Gi/o的因子的作用,进而促进平滑肌细胞的迁移,我们应用加入外源LOX的主要代谢产物15-HETE作用平滑肌细胞,证明其具有促进细胞迁移作用。综上所述,AA促进平滑肌细胞的迁移主要是由其LOX代谢产物15-HETE通过激活Gi/o/PLC β2/PKCε,然后分别激活:MAPK家族的ERK1/2、p-38MAPK以及JNK这一复杂的细胞信号转导途径进行的。