[文章编号] � 1007�3949( 2006) 14�05�0369�05 �实验研究�
氯通道 ClC�3反义寡核苷酸对过氧化氢诱导的大鼠主动脉
平滑肌细胞凋亡的影响
周 园, 周家国, 丘钦英, 黎小妍, 刘 捷, 关永源
(中山大学中山医学院药理学教研室, 广东省广州市 510080)
[关键词] � 病理学与病理生理学;氯通道; ClC�3 反义寡核苷酸;细胞凋亡; H2O2 ;血管平滑肌细胞
[摘 � 要] � 目的 � 研究 ClC�3 反义寡核苷酸对H2O2 诱导的大鼠主动脉平滑肌细胞凋亡的影响。方法 � 蛋白免疫
印迹法检测 ClC�3 蛋白
达;形态学方法、DNA 琼脂糖电泳、MTT 法和流式细胞仪观察和
H2O2 诱导的大鼠主动
脉平滑肌细胞形态学改变、DNA断裂、细胞存活率和凋亡率及 ClC�3 反义寡核苷酸转染对其影响。结果 � ClC�3 反
义寡核苷酸转染抑制内源性 ClC�3 蛋白表达后,可加重 H2O2 诱导大鼠主动脉平滑肌细胞形态学改变及 DNA 断裂,
细胞凋亡率由52. 8% 13. 6%增至 75. 7% 5. 8% ( n= 6, P < 0. 01) ,而细胞存活率由 48. 9% 4. 3%进一步降低为
31. 3% 4. 3% ( n= 6, P < 0. 01)。结论 � ClC�3 反义寡核苷酸转染促进H2O2 诱导的大鼠主动脉平滑肌细胞凋亡。
[中图分类号] � R363 [文献标识码] � A
Effects of ClC�3 Antisense Oligonucleotide on H2O2�Induced Apoptosis in Rat Aortic Vas�
cular Smooth Muscle Cells
ZHOU Yuan, ZHOU Jia�Guo, QIU Qin�Ying, LI Xiao�Yan, LIU Jie, and GUAN Yong�Yuan
( Department of Pharmacology , ZhongshanMedical College of Sun Yat�Sen University , Guangzhou , 510080, China )
[ KEY WORDS] � Chloride Channel; � ClC�3 Antisense Oligonucleotide; � Apoptosis; � H2O2
[ ABSTRACT] � � Aim � To investigate the effects of ClC�3 antisense oligonucleotide on H2O 2� induced apoptosis in rat aortic
vascular smooth muscle cells. � � Methods� Western�blot was performed to detect the expression of ClC�3 protein. � Morpholog�
ical determination, DNA agarose gel electrophoresis, MTT assay and flow cytometry analysis were performed to measure the mor�
phological changes, DNA ladder, viability and apoptotic rate and effects of ClC�3 antisense oligonucleotide on rat aortic smooth
muscle cells. � � Results � The antisense oligonucleotide specific to ClC�3 mRNA decreased the expression of ClC�3 protein and
enhanced the apoptotic events induced by H2O2 including ultrastructural alteration and DNA ladder. � The apoptotic cell death rate
increased from 52. 8% 13. 6% to 75. 7% 5. 8% ( n= 6, P < 0. 01) , and whereas the viability further decreased from 48. 9%
4. 3% to 31. 3% 4. 3 % ( n= 6, P< 0. 01) by ClC�3 antisense oligonucleotide transfection. � � Conclusion � ClC�3 anti�
sense oligonucleotide potentiated apoptosis induced by H2O2 in rat aortic smooth muscle cells.
[收稿日期] � 2006�03�13 � � � � [修回日期] � 2006�05�09
[基金项目] � 国家自然科学基金( 30472021, 30500616) ; CMB( 00730) ;
广东省自然科学基金( 5300822)
[作者简介] � 周园,博士研究生,研究方向为心血管药理,联系电话
020�39358085, E�mail 为 zyxxgyl@ 126. com。周家国,博士,副教授,研
究方向为心血管药理, E�mail为 zhoujg@ mail . sysu. edu. cn。通讯作者
关永源,教授,博士研究生导师,研究方向为心血管药理, 联系电话
020�87331857,E�mail为 guanyy@mail. sysu. edu. cn。
� � 血管平滑肌细胞( smooth muscle cell, SMC)增殖
与凋亡的失衡是动脉粥样硬化的重要病理改变之
一[ 1]。已知在细胞增殖与凋亡过程都伴随有细胞容
积的改变,增殖早期,多数细胞会因代谢增强而增加
氨基酸、水等物质的进入, 导致细胞肿胀; 而细胞凋
亡早期的典型特征之一就是在正常渗透压下产生的
凋亡性容积减低现象。近年来研究表明, 容积调节
性氯通道( volume�regulated chloride channel, VRCC)参
与上述过程的调控[ 2]。VRCC 广泛分布于哺乳动物
组织和细胞,在调节细胞容积、免疫反应、细胞膜电
位及细胞的增殖、凋亡等过程中发挥了重要作用,但
其分子基础迄今尚未完全明了[ 3]。有报道认为 ClC�
3可能编码了 VRCC [ 4] , 但这一观点仍有广泛争
议[ 5]。最近, 我们在血管 SMC 上的研究发现, ClC�3
蛋白是VRCC的分子基础[ 6] ,应用 ClC�3反义寡核苷
酸抑制 ClC�3蛋白表达后可明显抑制内皮素 1诱导
的SMC增殖 [ 7] , 但 ClC�3 氯通道是否参与血管 SMC
的凋亡过程尚未见报道。本实验在以往研究的基础
上,观察 ClC�3 反义寡核苷酸转染大鼠主动脉 SMC
后,对H2O2 诱导的细胞凋亡的影响。
1 �
和方法
1. 1 � 药品、试剂与仪器
DMEM�F12、LipofectAMINE2000 购于 Invitrogen
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转载
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公司; 新生牛血清购于 Hyclone 公司;胰蛋白酶购于
Sigma 公司; Western�blot Kit购于Bio Rad公司; CLC�3
多克隆抗体购于 Alomone Labs公司; ��actin 抗体购
于New Marker公司;二抗购于 Cell signaling 公司; 硫
代磷酸化修饰的 ClC�3寡核苷酸片段由上海生物工
程公司合成并纯化。CO2 培养箱 (美国 Labtech 公
司, C200型) , 倒置显微镜 (日本 Nikon 公司, TS100
型) ,高速冷冻离心机(德国Hettich 公司,U32R 型) ,
微型电泳仪、垂直电泳和水平电泳装置(美国 Bio�
Rad 公司, PAC300型) ,凝胶扫描分析系统(美国Ad�
vanced American Biotechnology 公司, 5434478 型) , 酶
标仪(美国 Bio�TEK 公司, ELX800 型) , 流式细胞仪
(美国 Beckman 公司, EPICS- Elite型)。
1. 2 � 细胞培养及药物处理
组织贴块法培养大鼠主动脉平滑肌细胞( aortic
smooth muscle cells, ASMC)。无菌条件下分离雄性
SD大鼠( 150~ 200 g)胸主动脉,轻柔去除外膜、内皮
后,将中膜肌层剪碎( 1~ 2 mm2 ) , 均匀铺于培养瓶
上, 4~ 6 h后加入含 20 %小牛血清,青霉素、链霉素
各100 kU�L 的 DMEM�F12培养基, 37 ! 、5% CO2 静
置培养。细胞生长近融合时, 倒置相差显微镜观察,
可见细胞呈梭形,高低起伏排列为∀峰与谷#状。特
异的��act in免疫组织化学法染色表明 SMC 纯度>
95%。选择生长良好的第 8~ 14代细胞用于实验。
实验时,细胞以 80%密度接种于96孔板和35mm 培
养皿或6孔板中,瞬时转染 48 h后加入H2O2 处理。
H2O2 诱导细胞凋亡模型按文献 [ 8] 方法, 细胞以
80%密度接种于 96 孔板和 35 mm 培养皿或 6 孔板
24 h后,给予 800 mol�L H2O2 处理细胞24 h。
1. 3 � 反义、正义和随义寡核苷酸转染
靶向人 ClC�3 mRNA 起始密码区的反义和正义
序列参照文献 [ 9]合成。反义序列是 5∃ �TCC ATT
TGT CAT TGT�3∃ ; 正义序列是5∃�ACAATG ACA AAT
GGA�3∃。本实验室以随机方式
了随义系列 5∃�
TCT ATT CCT GTA TTG�3∃ , 其与反义寡核苷酸片段
碱基组成相同, 但随机排列且与 Genebank中已知的
与 ClC�3有关的序列无同源性。为保证稳定性, 寡
核苷酸的前三个碱基被硫代磷酸化修饰。转染按
LipofectAMINE2000说明书进行,即将正义、随义及反
义寡核苷酸和脂质体分别稀释于无血清、无抗生素
DMEM�F12培养基中至所需浓度,室温放置 5 min后
将寡核苷酸与脂质体缓慢混匀, 室温孵育 20 min。
吸弃细胞原培养基, 换无血清、无抗生素的培养基,
将寡核苷酸与脂质体混合物加入孔或皿中。转染 6
h 后换成含血清的培养基继续培养。寡核苷酸标记
FAM荧光以观察细胞对寡核苷酸的摄取。
1. 4 � Western�blot 检测
用冰浴的 PBS洗涤细胞两遍, 加入细胞裂解液
( 50 mmol�L Tris�Cl, 150 mmol�L NaCl, 0. 2 g�L NaN3 , 1
g�L NP�40, 1 g�L SDS, 5 g�L 脱氧胆酸钠, 5 mg�L apro�
t inin, 1 mmol�L PMSF)裂解 30 min,刮下细胞, 4 ! , 12
kr�min,离心 10 min, 吸取上清进行蛋白质定量。将
蛋白质等量样本加入6 % SDS凝胶加样缓冲液混合,
与蛋白质分子质量 Marker 一起进行 SDS�PAGE 电
泳。电泳完毕后, 恒压 100 V 电转 2 h,将蛋白转移
到硝酸纤维素膜上,用 5%脱脂奶粉 PBST 缓冲液室
温封闭 2 h,洗脱后加入 ClC�3多克隆抗体( 1&400稀
释)与�- actin抗体(稀释倍数为1&400) , 室温温育 1
h。PBST 洗膜 1 h,室温下孵育二抗(抗 ClC�3抗体 1
&1 000, 抗 �- actin抗体 1&1 000, 抗生物素二抗 1&
1000) 1 h, PBST 洗膜 1 h。化学发光法检测,加检测
液于硝酸纤维素膜上,与膜作用 3 min,曝光到 X光
片上。胶片用凝胶成像系统扫描、分析条带灰度值。
1. 5 � 存活率测定(MTT 法)
MTT 被线粒体中的琥珀酸脱氢酶代谢后,产生
深紫色的甲月赞结晶,其量与活细胞数成正比,故常用
于细胞活性测定。接种于 96孔板的细胞处理相应
时间后,加入MTT( 5 g�L) 10 L,置 37 ! 、5% CO2 培
养箱中孵育 4 h 后去除培养基, 加入二甲基亚砜
(DMSO) 100 L 溶解结晶体, 于酶标仪 ( Bio�Tek,
USA)上在波长为 570 nm 处测定吸光度 OD值, 细胞
存活率( %) = 处理组 OD值�对照组OD值% 100%。
1. 6 � 形态学观察(Hoechst33258染色)
接种于 35 mm培养皿的细胞处理相应时间后,
移去培养基, 用PBS洗细胞 2次,甲醇&冰醋酸( 3&1,
体积比)固定 10 min, 然后用蒸馏水洗细胞 2次, 晾
干,加入 5 mg�L Hoechst33258 ( Promega Chemical Co,
USA)染色5 min,用蒸馏水洗 2次,室温下晾干, 在荧
光显微镜(激发波长 360 nm, 发射波长 450 nm)下观
察并随机拍照。
1. 7 � DNA断裂片段分析
细胞经H2O2 处理 24 h 后, 移去培养基, PBS洗
涤 2次后, 加入 500 L 细胞裂解液( 10 mmol�L Tris�
HCl, 1 mmol�L EDTA, 0. 5% Triton X�100, 100 g�L 蛋
白酶 K)裂解 10 min, 将裂解液小心吸入 Eppendorf
管, 37 ! 水浴过夜,用酚&氯仿( 1&1, 体积比,下同)、
酚&氯仿&异丙醇( 25&24&1)、氯仿各抽提 1 次, 12 kr�
min,离心 10 min。取上清, 加 1�10体积 300 mmol�L
乙酸钠和2倍体积无水乙醇沉淀过夜, 12 kr�min,离
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心10 min。弃上清,将沉淀用体积分数为 0. 70乙醇
洗涤 2次,加入20 L TE(含20 mg�L RNase A)溶解,
37 ! 水浴 1 h。样品在含 0. 5 mg�L EB 的 1. 0 g�L 琼
脂糖凝胶上以 60 V电泳 1 h,紫外灯下观察拍照。
1. 8 � 流式细胞仪检测
荧光染料碘化丙啶( PI)染色后, 流式细胞仪分
析细胞的 DNA含量,根据亚二倍体峰计算凋亡细胞
的百分率。取待测细胞, 常规消化后, PBS 洗涤 2
次, 1. 5 kr�min, 离心 3 min收集细胞,用 70%的乙醇
4 ! 固定 24 h。测定前离心洗去乙醇,加碘化丙啶染
液(含 50 mg�L PI, 10 mg�L RNase A, 1 g�L Triton X�
100, 10 g�L柠檬酸钠和 5 g�L NaCl) , 室温下避光染
色30 min。流式细胞仪测定荧光强度值并以Multi�
cycle 软件处理结果,计算凋亡率。
1. 9 � 统计方法
结果用 x s 表示,用方差分析进行统计判断,
计算由SPSS 11. 0标准版统计软件完成。
2 � 结 果
2. 1 � 大鼠主动脉平滑肌细胞 ClC�3蛋白的表达
为了检测寡核苷酸片段被大鼠主动脉平滑肌细
胞摄入情况, 用标记 FAM 荧光的寡核苷酸进行转
染。结果如图1所示,对照组细胞无荧光,而转染反
义、正义及随义寡核苷酸的细胞在荧光显微镜下呈
绿色荧光,表明寡核苷酸被细胞摄入。
图 1. 大鼠主动脉平滑肌细胞转染荧光标记寡核苷酸( 200
% ) � � A 为对照组, B为正义组, C为随义组, D为反义组。
� � 用 100 mg�L ClC�3反义寡核苷酸转染 24、48和
72 h后,大鼠ASMC内源性 ClC�3蛋白的表达量分别
降低 20. 1% 2. 8%、54. 8% 1. 6%和 54. 2%
3. 3% , 48 h时的抑制作用最强(图 2和表 1)。
图 2. ClC�3反义寡核苷酸转染后不同时间大鼠主动脉平滑肌细胞 ClC�3 蛋白表达的免疫印迹结果
表1. 转染 ClC�3 反义寡核苷酸不同时间后 ClC�3 蛋白表达
的变化 ( x s , n= 6)
细胞分组 时间 相对灰度值
空白对照组 ∋ 100%
反义转染组 24 h 80% 2. 8% a
反义转染组 48 h 45% 1. 6% b
反义转染组 72 h 46% 3. 3% b
a 为 P < 0. 05, b为 P < 0. 01,与对照组比较
� � 当用 25、50、100和 200 mg�L 的 ClC�3反义寡核
苷酸转染细胞 48 h后,内源性 ClC�3蛋白的表达分
别降低 21. 2% 1. 6%、38. 9% 3. 1%、57. 5% 5.
1%和 56. 9% 4. 7% (图 3和表 2) ,其中以 100 mg�L
抑制作用最强。而正义( 100 mg�L)和随义寡核苷酸
( 100 mg�L)以及 LipofectAMINE2000 对 ClC�3 蛋白的
表达没有明显影响( n= 6, P> 0. 05)。
2. 2 � 细胞凋亡的形态学检查
荧光显微镜下, 细胞经 Hoechst 33258 染色后,
正常胞核呈均匀荧光,而 800 mol�L H2O2 处理 24 h
后,细胞皱缩、变圆, 染色质浓集,可见凋亡小体(图
4)。转染 100 mg�L ClC�3反义寡核苷酸可促进H2O2
诱导的细胞凋亡样形态学改变, 而 ClC�3 正义、随义
寡核苷酸及脂质体转染则无明显影响(图 4)。
表 2. 转染不同浓度 ClC�3 寡核苷酸后 ClC�3 蛋白表达的变
化 ( x s , n= 6)
细胞分组 浓度 相对灰度值
空白对照组 ∋ 100%
脂质体转染组 ∋ 99. 0% 3. 2%
正义转染组 100 mg�L 97. 0% 2. 0%
随义转染组 100 mg�L 101% 3. 8%
反义转染组 1 25 mg�L 79. 0% 1. 6% a
反义转染组 2 50 mg�L 61. 0% 3. 1% a
反义转染组 3 100 mg�L 43. 0% 5. 1% a
反义转染组 4 200 mg�L 43. 0% 4. 7% a
a为 P< 0. 01, 与空白对照组比较。
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图 3. 不同浓度 ClC�3 反义寡核苷酸转染后大鼠主动脉平滑肌细胞 ClC�3 蛋白表达的免疫印迹结果
图4. 转染 ClC�3 寡核苷酸对H2O2 诱导的主动脉平滑肌细胞
形态学改变的影响 ( 400 % ) � � A 为对照组, B为H2O 2 组, C
为脂蛋白( a) + H2O 2 组, D为随义+ H2O2 组, E为正义 + H2O2 组,
F 为反义+ H2O2 组。
2. 3 � DNA断裂片段分析结果
大鼠主动脉平滑肌细胞经 H2O2 处理 24 h后,
电泳出现DNA ∀梯状图谱# (图 5)。100 mg�L ClC�3
反义寡核苷酸转染加重 DNA断裂程度,而正义、随
义寡核苷酸及脂质体转染没有明显影响(图 5)。
图5. 转染不同 ClC�3 寡核苷酸对 H2O2 诱导的细胞 DNA 断
裂的影响 � � A为对照组, B为 H2O2 组, C为脂蛋白( a) + H2O2
组, D为正义+ H2O2 组, E为随义+ H2O2 组, F为反义+ H2O2 组。
2. 4 � 细胞存活率检测结果
大鼠主动脉 SMC 存活率见表 3。H2O2 处理引
起细胞存活率下降。ClC�3反义寡核苷酸转染可浓
度依赖性地加重 H2O2 引起的细胞死亡, 100 mg�L
ClC�3反义寡核苷酸转染使细胞存活率下降( n = 6,
P< 0. 01) ,与其对内源性 ClC�3蛋白表达的抑制程
度相一致,而 ClC�3正义、随义寡核苷酸及脂质体转
染对 H2O2 引起的细胞死亡没有明显影响( n= 6, P
> 0. 05)。
表 3. 大鼠主动脉平滑肌细胞存活率的变化 ( x s , n= 6)
细胞分组 浓度 细胞存活率
空白对照组 ∋ 100%
H2O 2 处理组 ∋ 49% 4. 3%
H2O 2+ LP组 ∋ 48% 3. 4%
H2O 2+ 正义组 100 mg�L 49% 4. 9%
H2O 2+ 随义组 100 mg�L 51% 5. 3%
H2O 2+ 反义组 1 25 mg�L 45% 5. 3% a
H2O 2+ 反义组 2 50 mg�L 38% 4. 5% b
H2O 2+ 反义组 3 100 mg�L 31% 4. 3% b
a为 P< 0. 05, b为 P < 0. 01,与H2O 2 处理组比较。
2. 5 � 细胞凋亡率检测结果
用流式细胞仪检测细胞凋亡的变化如图 6所
示, ClC�3反义寡核苷酸转染可使细胞凋亡率由 52.
8% 13. 6%升至 75. 7% 5. 8% ( n = 6, P< 0. 01,
表 4) , 而ClC�3正义、随义寡核苷酸及脂质体转染对
此没有明显影响(表 4, n= 6, P> 0. 05)。
表 4. 大鼠主动脉细胞凋亡率的变化 ( x s , n= 6)
细胞分组 细胞凋亡率
空白对照组 2. 2% 1. 4%
H2O 2 处理组 52. 8% 13. 6%
H2O 2+ LP组 57% 10%
H2O 2+ 正义组 54% 13%
H2O 2+ 随义组 58% 12%
H2O 2+ 反义组 75. 7% 5. 8% b
b为 P < 0. 01,与 H2O 2 处理组比较。
3 � 讨 论
正常情况下,血管平滑肌细胞增殖与凋亡的平
衡决定血管壁的生长、结构,二者失衡可引起血管重
372 ISSN 1007�3949 Chin J Arterioscler, Vol 14, No 5
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图6. 大鼠主动脉平滑肌细胞流式细胞分析 � � A 为对照组,
B为H2O2 组, C为脂蛋白( a) + H2O2 组, D为正义+ H2O2 组, E为
随义+ H2O2 组, F 为反义+ H2O2 组。
构,是动脉粥样硬化的重要病理改变[ 10] 。研究如何
调控平滑肌细胞的凋亡和增殖, 对揭示动脉粥样硬
化的病因和防治具有重要意义。
已知细胞的增殖和凋亡过程均伴随有细胞容积
的变化。在增殖早期, 细胞因代谢增强而增加氨基
酸、水等物质的进入, 可导致细胞肿胀; 而细胞凋亡
早期的典型特征之一是在正常渗透压条件下发生的
细胞皱缩,即凋亡性容积减低现象,提示通过调节容
积可能调控细胞的增殖与凋亡。容积调节性氯通道
是维持细胞容积的动态平衡中的主要氯通道, 研究
表明,VRCC在细胞的增殖、凋亡发生过程中有重要
作用。氯通道阻断剂 NPPB、DIDS 等可抑制多种细
胞的增殖反应[ 11,12]。在神经元和PC12细胞, 氯通道
阻断剂NPPB、SITS 和 DIDS等不仅抑制细胞的调节
性容积减低过程,而且可保护细胞的凋亡 [13]。但亦
有不一致甚至完全相反的报道, 如 VRCC 阻断剂
NPPB、IAA�94对家兔心肌细胞缺血再灌时的细胞凋
亡并无保护作用,反而促进凋亡,增加缺血诱发的心
肌梗死面积 [ 14, 15] 。这些差异可能与氯通道阻断剂缺
乏选择性有关, 如NPPB、SITS、DIDS等不仅可抑制容
积调节性氯通道,而且对 Ca2+ 激活的氯通道亦有明
显阻断作用, SITS、DIDS 不仅阻断氯通道而且阻断
ATP�敏感性 K+ 通道、SLC4 家族 ( Na+ �HCO3- 转运
体)等 [16, 17]。最近在 ClC�3基因敲除小鼠研究中发
现, ClC�3 氯通道相对特异性阻断剂 DIDS 和 NPPB
对心肌细胞的凋亡仍有明显的保护作用[ 18] 。提示
氯通道阻断剂对凋亡的影响可能尚存在与 ClC�3氯
通道无关的其它机制。
我们前期的研究结果表明, ClC�3反义寡核苷酸
抑制 ClC�3蛋白表达的同时, 亦明显抑制 ET�1诱导
的主动脉平滑肌细胞的增殖 [ 8] 。本实验中, 我们采
用 ClC�3反义寡核苷酸转染,发现ClC�3蛋白的下调
可促进H2O2 诱导的血管平滑肌细胞凋亡。我们的
研究结果提示 ClC�3氯通道通过促进细胞增殖和抑
制细胞凋亡调控血管平滑肌细胞的功能。
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(此文编辑 � 胡必利)
373CN 43�1262/ R中国动脉硬化杂志 2006年第 14卷第 5期
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