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生长分化因子15对人主动脉内皮细胞的作用及机制研究
摘要
生长分化因子15(GDF15)是一种多功能的蛋白质，在多种生物学进程中发挥作用。本研究探讨了GDF15对人主动脉内皮细胞(HAECs)的作用及机制。结果显示，GDF15处理HAECs导致细胞增殖和迁移的减缓，同时增强了细胞凋亡。此外，GDF15还抑制了内皮血管生成和炎症反应。机制研究表明，GDF15作用的主要机制在于抑制Akt和ERK信号通路，进而影响细胞增殖、迁移和存活。这些结果表明，GDF15在主动脉疾病的预防和治疗方面具有潜在的临床应用价值。
关键词：GDF15、主动脉内皮细胞、生长因子、信号通路
引言
主动脉疾病是多种心血管疾病的主要原因之一，其危害性越来越受到重视。内皮细胞是主动脉的重要成份之一，参与调节主动脉壁的生理功能。内皮细胞损伤和炎症反应是主动脉疾病的主要发病机制之一，因此，研究内皮细胞的生物学特性有助于深入了解主动脉疾病的发病机制。
GDF15是一种多功能生长因子，广泛存在于多种组织和细胞中。研究表明，GDF15参与了多种生物学进程，如细胞增殖、凋亡、迁移、血管生成和炎症反应等。此外，GDF15在肿瘤、心血管疾病、糖尿病等多种疾病的发生和发展中也起着重要的作用。
本研究旨在探索GDF15对人内皮细胞的作用及机制，为进一步深入了解主动脉疾病的发病机制提供理论支持。
材料与方法
细胞培养
本研究采用HAECs作为实验对象，细胞由AmeritechBiologicals供应。HAECs培养于DMEM培养基（GibcoBRL）中，添加10%的胎牛血清（FBS，GibcoBRL）和1%的抗生素（penicillin/streptomycin，GibcoBRL）。细胞在37℃、5%CO2的环境下培养至70%的密度后进行实验。
药物处理
GDF15（R&DSystems）在不同浓度下（0、10、50、100ng/mL）处理HAECs，细胞处理时间为24小时。Akt信号通路抑制剂LY294002和ERK信号通路抑制剂U0126（CellSignalingTechnology）的最终浓度分别为10μM和20μM，处理时间为1小时。
细胞增殖实验
本研究采用MTT实验评估HAECs的增殖情况。在GDF15处理后24小时，加入MTT溶液（5mg/mL），细胞在37℃孵育4小时。加入DMSO后，测定OD值，计算细胞增殖率。以上实验重复3次。
细胞迁移实验
本研究采用Transwell实验评估HAECs的迁移能力。在GDF15处理后24小时，将HAECs转移至Transwell上室，下室添加DMEM培养基，含10%FBS。24小时后，采用吸管吸除细胞，洗涤并固定细胞，用甲醛染色，用显微镜计数迁移细胞的数量。以上实验重复3次。
细胞凋亡实验
本研究采用AnnexinV-FITC/PI染色实验评估HAECs的凋亡情况。在GDF15处理后24小时，收集细胞，用AnnexinV-FITC/PI染色，并用流式细胞仪检测细胞凋亡率。以上实验重复3次。
内皮血管生成实验
本研究采用管状结构形成实验评估HAECs的内皮血管生成能力。在GDF15处理后24小时，将HAECs移入Matrigel（Corning）预涂的96孔板中，含10%FBS的DMEM培养基。48小时后，用显微镜计数管状结构的数量。以上实验重复3次。
炎症反应实验
本研究采用ELISA评估HAECs中炎症因子的产生。在GDF15处理后24小时，所处理的HAECs上清液收集，用ELISA检测IL-6、IL-8的含量。以上实验重复3次。
Westernblot分析
本研究采用Westernblot评估GDF15对细胞信号通路的影响。在GDF15处理后24小时，用RIPA缓冲液裂解细胞，取得蛋白质，并用SDS-PAGE电泳进行分离。在PVDF膜上传输蛋白质，并用抗体检测所需的蛋白质。以上实验重复3次。
结果
GDF15处理HAECs导致细胞增殖的减缓
MTT实验显示，在GDF15处理HAECs后，其细胞增殖率下降，呈现浓度依赖性。当GDF15浓度为100ng/mL时，HAECs的增殖率比对照组降低了30%以上，差异有统计学意义（P<0.05）。
GDF15处理HAECs导致细胞的迁移减弱
Transwell实验显示，在GDF15处理HAECs后，其细胞的迁移能力下降，呈现浓度依赖性。当GDF15浓度为100ng/mL时，HAECs迁移细胞数比对照组的减少了50%以上，差异有统计学意义（P<0.05）。
GDF15处理HAECs导致细胞凋亡增强
AnnexinV-FITC/PI染色实验显示，在GDF15处理HAECs后，其细胞凋亡率增强，呈现浓度依赖性。当GDF15浓度为100ng/mL时，HAECs的凋亡率比对照组的增加了80%以上