细胞迁移是活细胞普遍存在的一种运动形式,血管内皮细胞迁移在血管生理病理活动中扮演极为重要的角色。我们前期研究发现内皮细胞迁移激活了IL-8受体蛋白(CXCR1/2)、导致CXCR1/2在细胞内重新分布、引起细胞内Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)活性变化以及细胞骨架重构。在本项目研究中,我们将应用生物力学、细胞生物学、分子生物学等学科的理论和研究手段,深入研究切应力诱导内皮细胞迁移过程中,CXCR1/2激活与Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)活性变化之间的关系,揭示内皮细胞迁移与RhoA、Rac1、Cdc42活性变化的时相规律,以及是否存在"级联激活"现象?力图阐明切应力→CXCR1/2→Rho GTPases信号轴在调控内皮细胞迁移的力学生物学机制;从而证实CXCR1/2、Rho GTPases是切应力调控血管内皮细胞迁移的关键"分子开关"。
shear stress;endothelial cell;IL-8 receptor(CXCR1, CXCR2);Rho GTPases;
本课题用工程学、生物力学、细胞生物学、分子生物学等技术和方法,在体外通过切应力刺激血管内皮细胞,研究切应力诱导内皮细胞迁移过程中,CXCR1、CXCR2激活与Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)活性变化之间的关系。结果表明(1)切应力引起了内皮细胞IL-8受体CXCR1、CXCR2基因和蛋白质的表达变化,且CXCR1、CXCR2的基因和蛋白质表达与切应力的强度、作用时间有关。因此,证实了CXCR1、CXCR2是一种新颖的力学感受器; (2)小G蛋白Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)介导切应力引起的血管内皮细胞迁移,且RhoA、Rac1、Cdc42的激活与切应力强度和作用时间有关;(3)提出了切应力诱导内皮细胞迁移的力学生物学模型。即切应力诱导血管内皮细胞迁移分为两个部分一是牵引力直接作用(与CXCR1、CXCR2无关);另一个为CXCR1、CXCR2的协同作用,而在低切应力条件下CXCR1起主导作用。综上所述,本研究证实,CXCR1、CXCR2和Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)在切应力诱导血管内皮细胞迁移过程中起重要作用,是内皮细胞力学-化学耦合作用的关键信号分子。研究结果证实了我们的假设“切应力→CXCR1/2→Rho GTPases是切应力调控血管内皮细胞迁移的重要信号途径”,从而阐明CXCR1、CXCR2和Rho GTPases(RhoA、Rac1、Cdc42)是调控血管内皮细胞迁移的关键“分子开关”。