他汀类药物对神经细胞和神经胶质细胞ABCA1基因表达的影响

1、他汀类药物对神经细胞和神经胶质细胞ABCA1基因表达的影响作者：宫惠琳，李扩，张冠军，侯惠莲，董炜疆【摘要】 目的 观察他汀类药物对神经细胞和神经胶质细胞ATP结合盒式转运体1(ATPbinding cassette transporter 1, ABCA1)基因表达的影响。方法 培养人类神经细胞和神经胶质细胞，分别加入不同浓度的辛伐他汀(simvastatin)和普伐他汀(pravastatin)，孵育不同时间后分别提取细胞总RNA和胞质蛋白，RTPCR观察ABCA1基因的表达，Western blot检测ABCA1蛋白。结果 辛伐他汀和普伐他汀组显著降低了ABCA1基因和蛋白的表达，其中辛

2、伐他汀的作用比普伐他汀明显(辛伐他汀对神经元和神经胶质细胞ABCA1基因表达分别降低95%和75%P<0.05)，神经元实验组比神经胶质细胞组更为敏感。结论 他汀类药物可以显著降低神经元和神经胶质细胞ABCA1基因和蛋白的表达，ABCA1的降低有可能影响细胞内胆固醇的代谢，对全面评价他汀类药物对高血脂相关基因的影响及用药安全性提供了一定的实验依据。 【关键词】 ATP结合盒式转运体1;辛伐他汀;普伐他汀ABSTRACT: Objective To observe the effects of statins on ATPbinding cassette transporter 1

3、 (ABCA1) gene expression in neurons and astrocytes.Methods Primary human astrocytes and neuron cell line HCN2 / 202 were incubated with simvastatin and pravastatin at different concentrations and under different conditions. Using RNA isolated from the cultured cells, we performed quantitative PCR to

4、 measure the ABCA1 gene expression in astrocytes and neurons. The protein expression of ABCA1 was measured by Western blot.Results The two statins significantly decreased the ABCA1 gene and protein expressions. Compared with pravastatin, simvastatin significantly reduced the expression of ABCA1 in n

5、eurons and astrocytes by 95% and 75%, respectively (both P<0.05). The neurons were more sensitive than astrocytes.Conclusion The statins are capable of decreasing the ABCA1 gene and protein expressions in neurons and astrocytes, and decreased ABCA1 expression may affect cholesterol metabolism

6、 in cells. The results may provide an important experimental basis for comprehensive evaluation of the statins to treat hyperlipidemia.KEY WORDS: ATPbinding cassette transporter 1 (ABCA1); simvastatin; pravastatin他汀类药物是临床常用的一类降血脂药物12，其主要成分为胆固醇合成限速酶羟甲戊二酰辅酶A(HMGCoA)还原酶的抑制剂。辛伐他汀(simvastatin)和普伐他汀(prava

7、statin)已广泛应用于高血脂症的临床治疗。由于该药阻断甲羟戊酸的生化途径，不但能抑制胆固醇的合成、降低血浆LDL的水平、阻止巨噬细胞向泡沫细胞的转化，而且可以显著降低因高血脂引起的动脉粥样硬化性疾病的死亡率3。此外，研究表明，他汀类药物还可以升高血浆高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)和载脂蛋白A。ATP结合盒式转运体1(ATPbinding cassette transporter 1, ABCA1)是ATP结合盒式转运蛋白之一，它以ATP为能源，促进细胞内游离胆固醇和磷脂的流出，在胆固醇逆转运(RCT)和HDL生成的起始步骤中起重要作用。ABCA1

8、基因错义突变所引起的杂合子型Tangier疾病，就是由于apoA I所介导的胆固醇流出减少、HDLC浓度降低和颗粒直径变小而造成4。作为潜在的抗粥样硬化的靶点之一，上调ABCA1基因的表达具有重要意义。apoA I是HDL中主要的蛋白质，是细胞胆固醇逆向转运的特殊重要因素。apoA I能与磷脂、多种血浆因子及细胞膜受体结合, 可以激活卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)，起着促进细胞内胆固醇的移出、酯化、转移、以及调节HDL代谢的作用5。以往学者认为，他汀类药物可能对老年痴呆症有一定的预防作用6。但是，近年来有关他汀类药物可能导致老年痴呆症或者加重原有症状的报道越来越多79。目前，有关他汀类药物

9、对中枢神经系统ABCA1基因的影响还未见报道。本实验通过观察辛伐他汀、普伐他汀对正常神经细胞和神经胶质细胞中ABCA1基因表达的影响，初步解释了他汀类药物有可能造成患者老年痴呆症的发生或者症状加重的原因，为进一步揭示他汀类药物的作用机制及其与神经系统退行性疾病的关系打下一定的基础。1 材料与方法1.1 材料 神经细胞系HCN2(CRL10742)购自美国ATCC公司，神经胶质细胞系为本实验室保存。辛伐他汀、普伐他汀、甲羟戊酸、FPP和GGPP均购自SIGMA公司。RNA提取试剂盒购自美国QIAGEN公司。MemPER真核细胞膜蛋白提取试剂盒购自美国Pierce公司。1.2 方法1.2.1 细胞

10、培养 常规培养神经元和神经胶质细胞，分别用含有150mL/L和50mL/L胎牛血清的DMEM培养基进行培养，待细胞汇合成片，胰酶消化后分别转入12孔板内，放入50mL/L CO2培养箱中37培养观察，待细胞生长成片时，用不含血清的培养基分别配置5mol/L的辛伐他汀、20mol/L普伐他汀、100mol/L甲羟戊酸、10mol/L的FPP、10mol/L GGPP，充分混匀。分别设立空白对照组、辛伐他汀实验组(S)、普伐他汀实验组(P)、辛伐他汀+甲羟戊酸实验组(SM)、普伐他汀+甲羟戊酸实验组(PM)、辛伐他汀+FPP实验组(SF)、普伐他汀+FPP实验组(PF)、辛伐他汀+GGPP实验组(

11、SG)、普伐他汀+GGPP实验组(PG)。放入培养箱继续培养48h。1.2.2 逆转录反应 离心收集细胞，预冷PBS洗涤1次后用QIAGEN试剂盒提取细胞总RNA。取1g细胞总RNA，5×逆转录缓冲液5L，RNasin(40u/L)20u，10mol/L 4×dNTPs 2L，用DEPC处理的H2O补足至23L。混合均匀后于70反应5min，加入2L反转录酶，37反应1h后，90热灭活5min，置-20贮存备用。1.2.3 荧光定量RTPCR检测ABCA1的表达 采用ABI PRISM 7700 Sequence detector荧光定量PCR仪，以18S为内参。反应体系如

12、下：吸取逆转录反应产物5L，上、下游引物各10pmol/L，荧光探针5pmol/L，5×PCR缓冲液10L，10mol/L 4×dNTPs 1L，Taq DNA聚合酶1.5L(2u/L)，用灭菌纯水补足至50L，在PE7000(美国ABI公司)上，93预变性3min后按如下条件进行循环：93 30s，55 45s，72 20s，共40个循环。设置阴性对照和阳性梯度对照，实验结果由电脑软件分析。引物序列如下，F：5TGGTTCTATGCCCGCTTGA3;R：5ACCTTAGATCCCCCGACAAAG3。1.2.4 Western blot方法测定神经元和神经胶质细胞中AB

13、CA1蛋白的变化 离心收集细胞，预冷PBS洗涤1次后，用MemPER真核细胞膜蛋白提取试剂盒提取细胞膜蛋白。采用BioRad公司的垂直电泳装置电泳，并用半干法转膜。杂交按照KPL公司的Protein Detector T Western Blot Kit说明进行。ABCA1一抗购自NOVUS公司。1.3 统计学处理 所有实验数据以±s表示，使用Statistica软件(美国，StatSoft Inc)分析。采用MannWhitney U检验和t检验，P<0.05为差异有统计学意义。宫惠琳，李 扩，张冠军，等. 他汀类药物对神经细胞和神经胶质细胞ABCA1基因表达的影响2

14、 结 果2.1 神经元实验组RTPCR和Western blot结果 他汀类药物组与实验对照组相比，ABCA1基因的表达降低(其中辛伐他汀降低ABCA1基因达95%)，两组间差异有统计学意义(P<0.05)。加入Mevalonate后，可以部分减弱辛伐他汀和普伐他汀的作用。但是，GGPP组、FPP组与他汀类实验组比较无显著性差异(图1);Western blot结果显示，在加入相同量的蛋白时，他汀类实验组的ABCA1蛋白表达显著降低(图2)。2.2 神经胶质细胞实验组RTPCR和Western blot结果他汀类药物组与实验对照组相比，ABCA1基因的表达降低(其中辛伐他汀降低A

15、BCA1基因75%)，两组间差异有统计学意义(P<0.05)，但加入mevalonate、GGPP和FPP后，与他汀类实验组相比较无显著性差异(图3);Western blot结果显示，在加入相同量的蛋白时，他汀类实验组ABCA1蛋白表达降低(图4)。3 讨 论他汀类药物(statins)作为一种非常有效的降胆固醇、降血脂药物已经被广泛应用于临床，总体药效评价较好。以往研究认为，该药物可以降低血脂、降低心脑血管疾病的发病率、预防老年痴呆症的发生。但近年来研究提示，长期大剂量服用该药物可能造成脑细胞暂时性或者永久性的损伤，有些患者反而出现老年痴呆症的表现79。这种现象日益引起人们的

16、重视。本研究证实使用他汀类药物能显著降低神经元和胶质细胞内ABCA1基因的表达，引起脑内胆固醇代谢异常，进而揭示了他汀类药物有可能是引起老年痴呆症的原因。胆固醇的逆向转运(RCT)是指 HDL从肝外组织将胆固醇转运到肝脏进行代谢。通过这种机制，机体可将外周组织衰老细胞膜中的胆固醇转运到肝脏代谢并排出体外。胆固醇的逆向转运是一个由HDL介导，在胆固醇酯化酶、LCAT共同作用下完成的多步骤过程10。ABCA1是一种整合膜蛋白。ABCA1基因位于常染色体9q31上。它所编码的蛋白称为ABCA1蛋白，属于ATP结合盒式转运体(ATPbinding cassette transporter, ABC)基

17、因家族的一员。ABCA1广泛分布于人体多种组织，在胎盘、肝脏、肺、肾上腺和婴儿组织内高水平表达。在正常主动脉血管中没有发现ABCA1的表达，而在动脉粥样硬化的血管中则有该基因的表达1112。以往研究表明，肝脏和巨噬细胞ABCA1过表达与血浆脂质水平有密切关系，血浆胆固醇从巨噬细胞流出及血浆中HDL明显增加可大大减轻动脉粥样硬化的损伤13。临床研究表明，辛伐他汀和普伐他汀对大脑中载脂蛋白E(apoE)和磷脂蛋白转移蛋白(PLTP)的作用有所不同：辛伐他汀可以显著降低脑脊液中PLTP的活性，而普伐他汀却无此类作用;相反，普伐他汀使脑脊液中apoE水平下降明显，而辛伐他汀的作用却不明显14。由于血脑

18、屏障的影响，两种他汀类药物进入血脑屏障的能力有所不同。辛伐他汀为脂溶性，较易透过血脑屏障;而普伐他汀为水溶性，透过血脑屏障较为困难。因此，本实验直接用神经元和神经胶质细胞作为研究对象，去除了血脑屏障的影响，从而更为直观地研究两种常用的他汀类药物对胆固醇逆向运输相关基因的影响。实验结果显示，去除了血脑屏障对他汀类药物的影响，辛伐他汀和普伐他汀对神经元和胶质细胞的作用有很大的不同。辛伐他汀可以显著降低神经元和胶质细胞内ABCA1基因的表达，尤其是对于前者，可使ABCA1的基因表达降低约95%;而普伐他汀对两者ABCA1基因表达影响较弱。另外，加入Mevalonate后，在神经元中他汀类药物降低AB

19、CA1基因表达的能力下降，而加入GGPP和FPP后，他汀类药物降低ABCA1基因表达的能力没有改变;在胶质细胞表现则有所不同，加入Mevalonate、GGPP和FPP后，ABCA1基因的表达几乎没有改变。以上说明了他汀类药物对神经元ABCA1基因表达的影响比对胶质细胞更为显著，并且有可能是通过减少Mevalonate的产生这一途径来实现的。研究表明，ABCA1基因可以促进胆固醇流出转运至血浆中形成新生HDL，从而使它成为降低胆固醇，防止动脉粥样硬化的重要因子。在本实验中，他汀类药物显著降低神经元和神经胶质细胞ABCA1基因的表达，对神经元和神经胶质细胞的胆固醇代谢产生严重影响，进而造成神经元

20、和胶质细胞的变性、死亡。这是长期使用他汀类药物影响患者认知能力和记忆能力的原因之一。本研究有助于更深入地了解该药物的作用机制及其不良反应，为进一步认识脂代谢异常与老年痴呆症的相互关系提供了一定的实验依据。在细胞学水平进一步证实了长期大剂量使用他汀类药物可能对神经系统造成的不良影响，提示长期服用他汀类药物的患者要特别注意用药类型、时间和用药剂量。【参考文献】 1WERNER N, NICKENIG G, LAUFS U. Pleiotropic effects of HMGCoA reducatese inhibitors J. Basic Res Cardiol, 2002, 97(2):10

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