CN107303296A - Bk通道开放剂在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途 - Google Patents

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陶杰
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Abstract

本发明属生物制药领域,涉及影响血管平滑肌细胞钙化模型建立进程的新的抑制剂—大电导钙激活钾通道(又称BK通道)开放剂NS1619的新的用途,具体涉及NS1619在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途,尤其是NS1619在用于制备抑制血管平滑肌细胞钙化中的新用途。本发明经细胞实验结果证明,NS1619具有抑制血管平滑肌细胞钙化的作用,包括抑制钙化进程中Ca2+的沉积的作用;抑制钙化标志分子表达的作用;抑制钙结节产生的作用。所述的NS1619进一步可制备用以治疗血管硬化及平滑肌收缩舒张功能紊乱相关疾病的药物,包括治疗动脉粥样硬化、哮喘、脑缺血损伤、尿潴留等平滑肌功能紊乱相关疾病。

Description

BK通道开放剂在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途
技术领域
本发明属生物制药领域,涉及影响血管平滑肌细胞钙化模型建立进程的新的抑制剂—大电导钙激活钾通道(又称BK通道)开放剂NS1619的新的用途,具体涉及NS1619在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途,尤其是NS1619在用于制备抑制血管平滑肌细胞钙化中的新用途。
背景技术
CKD-MBD(chronic kidney disease-mineral and bone disorder)是指由慢性肾脏病引起的矿物质和骨代谢系统性紊乱。现有技术公开了血管钙化是CKD的常见并发症,各期CKD患者均存在程度不等的钙磷代谢紊乱,由此所引起的血管钙化是CKD患者晚期心血管事件死亡的独立危险因素,约有30-65%慢性肾病3-5期患者及50-80%5期患者会出现血管钙化。一般血管钙化发生在两个位点:内膜和中层,在成年慢性肾病(CKD)患者中,血管壁钙化几乎都是在中层。目前业内研究人员认为许多因素都参与了血管钙化的发病过程,提出了骨形成蛋白调节学说、细胞控制学说、凋亡体基质囊泡学说和氧化应激学说等多种假说。
研究报道,大电导钙激活的钾通道(BK通道)广泛分布于各种类型的细胞中,尤其在平滑肌细胞、神经元和内分泌细胞等兴奋性细胞中表达丰富。研究显示,BK通道受膜电位和细胞内Ca2+浓度双重调节,是细胞兴奋性,肌肉收缩和递质释放等多种生理过程的强大调节器。有研究显示,BK通道的激活、失活和变异与多种疾病调节有关,例如:作为血管平滑肌细胞膜上的优势离子通道,BK通道的激活和表达增加能够平衡高血压时冠脉张力的上升,增强平滑肌细胞舒张功能适应性;在固有免疫中,阻断BK通道使微生物杀伤和消化过程受到抑制;在若干种肿瘤的发生过程中,BK通道抑制肿瘤细胞增殖,影响其迁移,表现出抗肿瘤的特性,在神经系统中,激活的BK通道对神经细胞有保护作用。
NS1619是BK通道开放剂的一种,目前尚未见关于NS1619具有抑制血管平滑肌细胞钙化的作用的报道。
发明内容
本发明的目的是提供大电导钙激活钾通道(BK)开放剂NS1619的新的用途,涉及NS1619在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途,尤其是NS1619在用于制备抑制血管平滑肌细胞钙化制剂中的新用途。
本发明通过细胞实验,证实了NS1619能显著抑制血管平滑肌细胞的钙沉积,抑制钙化进程中的标志蛋白,以及进一步产生的抑制血管平滑肌细胞钙化的用途。
本发明所述的NS1619是BK通道开放剂的一种,通过市购的渠道获得。
本发明通过培养和鉴定原代血管平滑肌细胞;通过分别使用正常DMEM培养基(对照组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)的DMEM培养基(钙化组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)及20μM NS1619的DMEM培养基(NS1619作用组)、含20μM NS1619的DMEM培养(NS1619对照组)基对原代血管平滑肌细胞进行培养,建立钙化模型;通过钙沉积检测试剂盒检测各组中血管平滑肌细胞沉积的Ca2+的含量;通过ALP试剂盒检测各组血管平滑肌细胞钙化的前体分子ALP的表达量的变化;通过Real Time PCR检测RNA水平各组血管平滑肌细胞钙化标志蛋白Runx2,OCN,OPN的表达量变化;通过茜素红染色实验对各组血管平滑肌细胞的钙结节染色,颜色深浅反应钙化的程度;经细胞生物学实验结果证明,NS1619具有以下抑制血管平滑肌细胞钙化的作用:
1、抑制钙化进程中Ca2+的沉积;
2、抑制钙化前体标志分子ALP的表达;
3、抑制RNA水平钙化标志分子OCN,OPN的表达;
4、抑制钙结节的产生,从而抑制血管平滑肌钙化进程。
本发明经细胞实验结果证明,NS1619具有抑制血管平滑肌细胞钙化的作用,包括抑制钙化进程中Ca2+的沉积的作用;抑制钙化标志分子表达的作用;抑制钙结节产生的作用。
本发明所述的NS1619进一步可用于制备治疗血管硬化及平滑肌收缩舒张功能紊乱相关疾病的药物,包括治疗动脉粥样硬化、哮喘、脑缺血损伤、尿潴留等平滑肌功能紊乱相关疾病。
本发明为NS1619抗血管钙化,动脉粥样硬化,哮喘等多种药理作用的机制提供了理论依据;有助于确证BK作为药物靶标;也为进一步将NS1619作为大电导钙激活钾通道开放剂制备治疗尿潴留等平滑肌功能紊乱相关疾病的药物奠定了实验基础。
为了便于理解,以下将通过具体的附图和实施例对本发明的NS1619在建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途进行详细地描述。需要特别指出的是,具体实例和附图仅是为了说明,显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明,在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变,这些修正和改变也纳入本发明的范围内。
附图说明
图1是鉴定原代平滑肌细胞的标志蛋白α-SMA(200×)。
图2是NS1619对钙化进程中Ca2+沉积的抑制作用
其中,***:与对照组相比,P<0.001;###:与钙化组相比,P<0.001。
图3是NS1619对钙化前体标志分子ALP表达的抑制作用,
其中,***:与对照组相比,P<0.001;###:与钙化组相比,P<0.001。
图4是NS1619对RNA水平钙化标志分子OCN,OPN表达的抑制作用,
其中,***:与对照组相比,P<0.001;###:与钙化组相比,P<0.001。
图5是NS1619对钙结节产生的抑制作用,
其中,***:与对照组相比,P<0.001;###:与钙化组相比,P<0.001。
具体实施方式
实施例1
1.原代血管平滑肌细胞的分离,鉴定
1)原代血管平滑肌细胞的分离
雄性大鼠2~3只,颈椎脱臼致死,75%乙醇浸泡消毒3min,固定后依次剪开胸腹部皮肤,肌肉及胸骨,暴露胸腔,紧靠脊柱右前方,从主动脉弓至膈面处剪下胸主动脉,并放入盛PBS缓冲液的细胞培养皿中,迅速转入细胞培养室的超净工作台,常规处理后转移入另一盛有PBS缓冲液的细胞培养皿中,修剪血管后,转移入含20%胎牛血清和DMEM混合液的细胞培养皿中,眼科直剪剪开血管腔,内膜面向上,以眼科弯镊或手术刀片轻轻擦拭内膜层,以去除内皮细胞,最后转移入另一含20%胎牛血清和DMEM混合液的细胞培养皿中,用眼科剪将血管段剪成1mm×1mm大小的组织块,用吸管把组织块转入25ml细胞培养瓶中,并均匀贴壁于培养瓶底面,组织块的间距为0.15cm。盖好瓶盖,轻轻翻转培养瓶,瓶底朝上,并向瓶内注入适量20%胎牛血清和DMEM混合液以及相应比例的青链霉素混合液,置于37℃,5%CO2培养箱内放置3~5h,使得组织块干涸,并与瓶底贴附,将培养瓶慢慢翻转平放,使组织块完全浸入培养液中,继续静置3天,切勿移动,4~5天会有细胞从组织块周围游离出,即可换液;7天左右大部分组织块长出细胞晕,2周左右组织块周围长出的细胞相互汇合逐渐铺满整个瓶底时,进行首次传代,按1:2接种培养瓶,静置于37℃,5%CO2培养箱中,24h后见重新贴壁生长的细胞以及未贴壁的悬浮细胞,换液清除未贴壁的悬浮细胞,镜下见贴壁细胞;以后约3天换液1次,1周左右后细胞再次长成致密单层铺满瓶底,再次传代;待细胞传代至3~7代即可用于实验;
2)原代血管平滑肌细胞的鉴定——α-SMA免疫荧光染色
将细胞用胰酶消化、离心,种植在放有载玻片的24孔板中培养,待细胞生长良好,弃培养液,加PBS放于摇床上洗涤5min×3次;弃PBS,每孔加入500μl 4%的多聚甲醛固定30min;用PBS洗涤5min×3次;加入0.25%TritonX-100室温15min以便抗体更好地进入细胞;用PBS洗涤5min×3次;加入10%山羊血清37℃封闭非特异性抗体60min;继而加入兔抗鼠α-SMA一抗(1∶100稀释),4℃过夜;PBS洗涤5min×3次;荧光标记羊抗兔二抗(1∶1 000稀释)37℃避光孵育2h;PBS洗涤5min×3次;加入DAPI染核,室温避光10min;PBS洗涤5min 1次;然后用10%的甘油封片,在荧光显微镜下观察;结果显示,所分离的是原代血管平滑肌细胞;
2、NS1619抑制钙化进程中Ca2+的沉积
3-8代原代平滑肌细胞进行实验,6孔板中每孔细胞种植密度为1×105个/mL,通过分别使用正常10%FBS DMEM培养基(对照组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mMCa2+)的10%FBS DMEM培养基(钙化组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)及20μM NS1619的10%FBS DMEM培养基(NS1619作用组)、含20μM NS1619的10%FBSDMEM培养(NS1619对照组)基对原代血管平滑肌细胞进行培养,每2天换液,培养6天。弃培养液,用PBS冲洗2次;每孔加入0.6NHCl 2ml,37℃脱钙24h,上清液中钙含量,采用钙离子定量检测试剂盒(甲基百里香酚蓝比色法)测定。剩余的细胞用PBS洗3次,加入2ml细胞裂解液(0.05mol/LNaOH/0.1%SDS)溶解30分钟后,使细胞充分裂解,提取胞浆蛋白,采用考马斯亮蓝法测定细胞层蛋白含量,用悬液中钙含量除以细胞层蛋白含量进行校正,所得结果为钙含量;
实验结果显示,钙化组较对照组钙沉积显著增高,P<0.001,NS1619作用组较钙化组钙沉积显著降低,P<0.001;
3、NS1619抑制钙化前体标志分子ALP的表达
3-8代原代平滑肌细胞进行实验,6孔板中每孔细胞种植密度为1×105个/mL,通过分别使用正常10%FBS DMEM培养基(对照组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mMCa2+)的10%FBS DMEM培养基(钙化组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)及20μM NS1619的10%FBS DMEM培养基(NS1619作用组)、含20μM NS1619的10%FBSDMEM培养(NS1619对照组)基对原代血管平滑肌细胞进行培养,每2天换液,培养6天。弃培养液,PBS缓冲液冲洗细胞2次。加1ml 1%Triton X-100生理盐水,4℃放置24h。超声波处理20s后反复吹打,使细胞充分裂解,在倒置显微镜下观察细胞破碎。12,000rpm,离心10min,取上清采用碱性磷酸酶(ALP)检测试剂盒(磷酸苯二钠法),测量ALP活性。提取部分细胞胞浆蛋白测定蛋白含量,用其校正细胞层ALP活性;实验结果显示,钙化组较对照组ALP水平显著增高,P<0.001,NS1619作用组较钙化组ALP水平显著降低,P<0.001;
4、NS1619抑制RNA水平钙化标志分子Runx2,OCN,OPN的表达
Real Time PCR实验:3-8代原代平滑肌细胞进行实验,6孔板中每孔细胞种植密度为1×105个/mL,通过分别使用正常10%FBS DMEM培养基(对照组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)的10%FBS DMEM培养基(钙化组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)及20μM NS1619的10%FBS DMEM培养基(NS1619作用组)、含20μM NS1619的10%FBS DMEM培养(NS1619对照组)基对原代血管平滑肌细胞进行培养,每2天换液,培养6天;
1)RNA提取
用Trizol试剂按操作说明方法提取细胞总RNA;具体步骤如下:去培养上清液,加Trizol(lml/10cm2),吹打后室温静置5min;将细胞裂解液移入1.5ml离心管中,加氯仿(0.3ml/inl Trizol),振荡摇匀,4℃放置5min;4℃12000rpm离心lOmin,将无色透明上清移入另一个1.5ml离心管中,加预冷的异丙醇(0.6rnl/nilTrizol),充分摇勾,4℃放置lOmhi;4℃,12000rpm离心lOmin,去上清,管底部和侧壁上有泪滴状沉淀物,加DEPC水配置的75%乙醇(Iml/ml Trizol)洗清沉淀;4℃7500rpm离心5min;弃上清;室温干燥5min;加0.1%DEPC水充分溶解;紫外分光光度计测总RNA A260、A260/A280。计算其浓度及纯度,-70℃保存;
2)逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)合成cDNA
取1μg总RNA,用superscript II逆转录试剂盒按操作说明书合成cDNA。条件及步骤如下:lμgRNA中加入oligo(dT)lμl和lOmM dNTP,补水至12μl,混匀后65℃变性5min,迅速冰上冷却,瞬时离心后再加入4μl 5xRT缓冲液、2μl 0.1M DTT,混匀,42℃2min,随后加入1μl SuperScript II逆转录酶(200U4U),补水至20μl反应体系。于42℃反应50min后70℃处理I5min以灭活逆转录酶,4℃冷却。制备的cDNA保存在-20℃备用;
3)实时定量PCR(Real-time quantitative PCR)
提取细胞总RNA,逆转录合成cDNA。扩增反应使用25μl体系,SYBR Green PCRMaster Mix及1μl的cDNA,并行预实验得到引物最适浓度以达到最佳的扩增反应。大鼠GAPDH,Runx2,OPN,OCN的引物通过primer 5.0软件设计合成。每次扩增反应进行时,分析所用的标准曲线均平行3次进行绘制,每个待测样本均重复6管,所有扩增反应重复2次以确保结果的准确。扩增反应所得的数据,使用Sequence Detector System软件进行分析,相对定量的方法采用比较Ct法,并采用GAPDH或1)6扩增作为内参Ct。以OPM/GAPDH,OCN/GAPDH作为相对mRNA表达水平;引物为
GAPDH:5′-GGCACAGTCAAGGCTGAGAATG-3′和5′-ATGGTGGTGAAGACGCCAGTA-3′;OPN:5’-TTGCTTTTG CCTCCTAGGCA-3’和5’-GTGAAAACTTCGGTTGCTGG-3’;OCN:5’-GTCCAGAGTCCAG CAAAG-3’和5’-TCCCAGCC ATTGATACAG-3’;
实验结果显示,钙化组较对照组OPN,OCN水平显著增高,P<0.001,NS1619作用组较钙化组OPN,OCN水平显著降低,P<0.001;
5、NS1619抑制钙结节的产生
茜素红染色实验:3-8代原代平滑肌细胞进行实验,6孔板中每孔细胞种植密度为1×105个/mL,通过分别使用正常10%FBS DMEM培养基(对照组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)的10%FBS DMEM培养基(钙化组)、含钙化诱导剂(10mMβ-GP+3.6mM Ca2+)及20μM NS1619的10%FBS DMEM培养基(NS1619作用组)、含20μM NS1619的10%FBS DMEM培养(NS1619对照组)基对原代血管平滑肌细胞进行培养,每2天换液,培养6天。弃去上清液,用70%乙醇室温下固定1小时,茜素红染色10分钟,镜下可观察到钙盐沉积处红染。然后PBS洗去非特异性染色,电子显微镜下观察并拍照。细胞用氯化十六烷基吡啶孵育15分钟后,茜素红染料由胞浆中释放出来,分光光度法测定在540nm进行测量,对钙盐沉积进行定量测试。结果用细胞蛋白含量进行标准化;实验结果显示,钙化组较对照组钙结节水平显著增高,P<0.001,NS1619作用组较钙化组钙结节水平显著降低,P<0.001。

Claims (7)

1.BK通道开放剂NS1619在用于建立血管平滑肌细胞钙化模型中的用途。
2.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的BK通道开放剂NS1619抑制钙化进程中Ca2+的沉积。
3.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的BK通道开放剂NS1619抑制钙化前体标志分子ALP的表达。
4.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的BK通道开放剂NS1619抑制RNA水平钙化标志分子OCN,OPN的表达。
5.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的BK通道开放剂NS1619抑制钙结节的产生,从而抑制血管平滑肌钙化进程。
6.BK通道开放剂NS1619在制备治疗血管钙化及平滑肌收缩舒张功能紊乱相关疾病的药物中的用途。
7.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述的平滑肌功能紊乱相关疾病选自哮喘,膀胱尿潴留或动脉粥样硬化。
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