Клопидогрел снижает жизнеспособность клеток GES-1 и увеличивает апоптоз in vitro
Сначала мы исследовали, влияет ли клопидогрел на жизнеспособность и апоптоз клеток GES-1. Анализ с помощью CCK-8 показал, что воздействие клопидогрела значительно снижало жизнеспособность клеток GES-1 (Рисунок 1A,B), что свидетельствует о снижении жизнеспособности клеток. Исходя из общего снижения жизнеспособности клеток во всем протестированном диапазоне концентраций, для всех последующих экспериментов с клетками была выбрана концентрация клопидогрела 0,1 mM в течение 24 ч. Впоследствии была проведена проточная цитометрия для анализа апоптоза и распределения клеток по фазам клеточного цикла (Рисунок 1C–F). Проточный цитометрический анализ показал увеличение доли клеток в S-фазе, сопровождавшееся сокращением популяции в G0/G1-фазе и отсутствием явного увеличения популяции в G2/M-фазе, что указывает на накопление клеток в S-фазе, а не на остановку в G2/M-фазе. Результаты продемонстрировали, что клопидогрел значительно усиливал апоптоз и изменял распределение клеток по фазам клеточного цикла в клетках GES-1 по сравнению с контрольной группой. В совокупности эти данные указывают на то, что клопидогрел снижает жизнеспособность клеток GES-1 и связан с усилением апоптоза и изменениями в прогрессии клеточного цикла. Эти результаты демонстрируют цитотоксические реакции после прямого воздействия исходного соединения клопидогрела при выбранных экспериментальных условиях. Они не устанавливают, возникают ли подобные эффекты при клинически значимых уровнях воздействия или опосрелованы ли наблюдаемые реакции активным метаболитом клопидогрела.

Рисунок 1Клопидогрел снижает жизнеспособность клеток GES-1 и усиливает апоптоз. (AЖизнеспособность клеток линии эпителия желудка человека GES-1 оценивали с помощью анализа CCK-8 после воздействия возрастающих концентраций клопидогрела (0–1,0 мМ) в течение 24 ч.B) Количественное сравнение жизнеспособности клеток в контрольной группе и в группе, подвергнутой воздействию клопидогрела в концентрации 0,1 мМ в течение 24 ч. (С) Репрезентативные профили клеточного цикла, полученные методом проточной цитометрии и проанализированные с использованием модели Уотсона. (D) Количественное определение процента клеток в фазах G0/G1, S и G2/M. Обработка клопидогрелом привела к увеличению популяции клеток в S-фазе без явного увеличения популяции в фазе G2/M. (Е) Репрезентативные диаграммы рассеяния (dot plots) проточной цитофлуориметрии, отображающие апоптоз после окрашивания аннексином V, конъюгированным с флуоресцеинизотиоцианатом (FITC), и пропидийиодидом (PI). (F) Количественное определение общей популяции апоптотических клеток. Все эксперименты с клетками проводились с использованием трех независимых биологических повторностей (n = 3). Данные представлены как среднее значение ± стандартное отклонение (SD). Статистическая значимость определялась путем сравнения с контрольной группой. ***P < 0.001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Повреждение слизистой оболочки желудка, индуцированное клопидогрелом, связано с системным воспалением
Крыс линии Sprague–Dawley случайным образом разделили на две группы (n = 6 в каждой группе): контрольную группу и группу, получавшую клопидогрель путем ежедневного зондового введения. Доза клопидогреля и 3-дневный режим лечения были выбраны на основе ранее описанной модели повреждения слизистой оболочки желудка у крыс, индуцированного клопидогрелем16. Через 3 дня ткани желудка были собраны для окрашивания гематоксилином и эозином (H&E). Гистопатологическое исследование выявило эрозии слизистой оболочки желудка, отек и инфильтрацию воспалительными клетками в группе, получавшей клопидогрель, по сравнению с контрольной группой (Рисунок 2A). Уровни провоспалительных цитокинов в сыворотке крови измеряли методом ELISA. В группе, получавшей клопидогрель, наблюдались значительно более высокие уровни интерлейкина (IL)-1β, IL-6 и фактора некроза опухоли-α (TNF-α) в сыворотке крови, чем в контрольной группе (Рисунок 2B–D). Эти результаты указывают на то, что лечение клопидогрелем связано с повреждением слизистой оболочки желудка и усилением системных воспалительных реакций15,16.

Рисунок 2. Клопидогрель вызывает повреждение слизистой оболочки желудка и повышает уровень циркулирующих воспалительных цитокинов у крыс. (A) Репрезентативные срезы слизистой оболочки желудка крыс линии Sprague–Dawley контрольной группы и группы, получавшей клопидогрель, окрашенные гематоксилином и эозином (H&E). Гистологическое исследование демонстрирует сохранную архитектуру слизистой оболочки желудка в контрольной группе и морфологические изменения в группе, получавшей клопидогрель. Желтые стрелки указывают на эпителиальные клетки слизистой оболочки желудка, красные стрелки — на очаговое полнокровие в слизистом слое, а черные стрелки — на умеренную инфильтрацию воспалительными клетками. Исходное увеличение ×200; масштабный отрезок = 100 µm. n = 6 животных в группе. (B–D) Концентрации интерлейкина (IL)-1β, IL-6 и фактора некроза опухоли-α (TNF-α) в сыворотке крови измеряли с помощью иммуноферментного анализа (ELISA). Данные представлены как среднее ± SD; n = 6 животных в группе. ***P < 0.001 по сравнению с контрольной группой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Клопидогрел изменяет маркеры стресса ЭР и апоптоза в слизистой оболочке желудка крыс
Для изучения молекулярных изменений, связанных с повреждением слизистой оболочки желудка, вызванным клопидогрелом, было проведено иммуногистохимическое окрашивание срезов тканей желудка. Репрезентативные изображения показали более интенсивное окрашивание на CHOP, ATF5 и Bax в группе, получавшей клопидогрел, по сравнению с контрольной группой, в то время как окрашивание на Bcl-2 было более слабым (Рисунок 3A). Количественный анализ отношения IOD к площади продемонстрировал значительное увеличение интенсивности окрашивания CHOP, ATF5 и Bax после введения клопидогрела (Рисунок 3B, C, E). Окрашивание на Bcl-2 имело тенденцию к снижению, хотя эта разница не достигла статистической значимости (Рисунок 3D). Данные результаты указывают на то, что лечение клопидогрелом связано с изменением экспрессии белков, связанных со стрессом и апоптозом, в слизистой оболочке желудка крыс. Иммунофлуоресцентный анализ выявил более сильные сигналы CHOP и ATF5 в тканях слизистой оболочки желудка группы, получавшей клопидогрел. Количественный анализ подтвердил значительное увеличение уровней CHOP (Рисунки 4A и 5A) и ATF5 (Рисунки 4B и 5B), в то время как для Bcl-2 (Рисунки 4C и 5C) и Bax (Рисунки 4D и 5D) наблюдались тенденции к снижению и повышению соответственно, не достигшие статистической значимости. В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что применение клопидогрела сопровождается изменением экспрессии маркеров стресса эндоплазматического ретикулума и апоптоза в слизистой оболочке желудка крыс.

Рисунок 3. Иммуногистохимическое определение белков, связанных со стрессом эндоплазматического ретикулума и апоптозом, в тканях желудка. (A) Репрезентативные изображения иммуногистохимического окрашивания белков CHOP (C/EBP homologous protein), ATF5 (activating transcription factor 5), Bcl-2 (B-cell lymphoma 2) и Bax (Bcl-2-associated X protein) в тканях слизистой оболочки желудка крыс линии Sprague–Dawley из контрольной группы и группы, получавшей клопидогрел. Коричневое окрашивание указывает на положительную иммунореактивность, ядра докрашены гематоксилином. Представленные изображения являются типичными для всех проанализированных образцов; в каждую группу включено по три животных. Оригинальное увеличение, ×200; масштабный отрезок = 100 µm. (B–E) Количественный анализ интегральной оптической плотности на единицу площади (IOD/Area) для CHOP, ATF5, Bcl-2 и Bax соответственно. Данные представлены как среднее значение ± SD. *P < 0.05 и **P < 0.01 по сравнению с контрольной группой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4Иммунофлуоресцентное определение белков, связанных со стрессом эндоплазматического ретикулума и апоптозом, в тканях желудка. Репрезентативные изображения иммунофлуоресценции, демонстрирующие локализацию C/EBP-гомологичного белка (CHOP), активирующего фактора транскрипции 5 (ATF5), белка B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) и Bcl-2-ассоциированного X-белка (Bax) в тканях слизистой оболочки желудка крыс линии Sprague–Dawley из контрольной группы и группы, получавшей клопидогрел. Ядра были контрастированы 4′,6-диамидино-2-фенилиндолом (DAPI) (синий цвет), положительное иммунофлуоресцентное окрашивание показано красным цветом. Комбинированные изображения представлены в правом столбце.A) CHOP. (B) ATF5. (СBcl-2.D) Bax. Исходное увеличение, ×200; масштабный отрезок = 100 µmПредставленные изображения являются репрезентативными для всех проанализированных образцов (n = 3 животных в группе). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5. Количественный анализ иммунофлуоресценции белков, связанных со стрессом эндоплазматического ретикулума и апоптозом, в тканях желудка. (A–D) Количественная оценка интегральной оптической плотности на единицу площади (IOD/Area) для гомолога белка C/EBP (CHOP), активирующего фактора транскрипции 5 (ATF5), белка B-клеточной лимфомы 2 (Bcl-2) и Bax-белка, ассоциированного с Bcl-2, в тканях слизистой оболочки желудка крыс Sprague–Dawley контрольной группы и группы, получавшей клопидогрел. Для каждого животного с помощью программного обеспечения для анализа изображений были проанализированы три случайно выбранных неперекрывающихся микроскопических поля на один срез ткани, и для статистического анализа использовалось среднее значение. Данные представлены как среднее ± SD; n = 3 животных в группе. *P < 0.05 и **P < 0.01 по сравнению с контрольной группой. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Клопидогрел изменяет экспрессию генов и белков, связанных с ЭР-стрессом и апоптозом, в клетках GES-1 и тканях желудка крысы
Предыдущие исследования показали, что стресс ЭР играет ключевую роль в клеточных стрессовых реакциях и апоптозе17,18. Для оценки изменений маркеров, связанных со стрессом ЭР, после применения клопидогрела была изучена экспрессия CHOP и ATF5 в клетках GES-1. Метод qRT-PCR продемонстрировал повышение экспрессии мРНК CHOP и ATF5 после воздействия клопидогрела. Вестерн-блот анализ дополнительно подтвердил повышение экспрессии белков CHOP и ATF5 (Рисунок 6A–E). Впоследствии в клетках GES-1 и тканях желудка крысы была проведена оценка экспрессии белков, связанных с апоптозом. По сравнению с контрольной группой, применение клопидогрела привело к увеличению экспрессии Bax и снижению экспрессии Bcl-2, что resulted в увеличении соотношения Bax/Bcl-2 (Рисунок 6A–J). Данные паттерны экспрессии последовательно наблюдались как на уровне мРНК, так и на уровне белка в клетках GES-1 и тканях желудка крысы. В совокупности эти результаты показывают, что применение клопидогрела связано с изменением экспрессии маркеров стресса ЭР и апоптоза в обеих экспериментальных моделях.

Рисунок 6. Экспрессия маркеров стресса эндоплазматического ретикулума и апоптоза в клетках GES-1 и тканях желудка крысы после обработки клопидогрелем. (A–D) Относительная экспрессия матричной РНК (мРНК) гомологичного белка C/EBP (CHOP), активирующего фактора транскрипции 5 (ATF5), B-клеточного лимфома 2 (Bcl-2) и Bax-белка, ассоциированного с Bcl-2 (Bax) в линии эпителиальных клеток желудка человека GES-1, определенная методом количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR). (E) Репрезентативные изображения вестерн-блоттинга с соответствующим денситометрическим количественным определением экспрессии белков CHOP, ATF5, Bcl-2 и Bax в клетках GES-1. Уровни экспрессии белков были нормированы по β-actin. Эксперименты на клетках проводились с использованием трех независимых биологических повторов (n = 3). (F–I) Относительная экспрессия мРНК CHOP, ATF5, Bcl-2 и Bax в тканях желудка крысы, определенная методом qRT-PCR. (J) Репрезентативные изображения вестерн-блоттинга с соответствующим денситометрическим количественным определением экспрессии белков CHOP, ATF5, Bcl-2 и Bax в тканях желудка крысы. Уровни экспрессии белков были нормированы по β-actin. Эксперименты на тканях включали n = 3 животных в группе. Данные представлены как среднее значение ± SD. Статистическая значимость определялась путем сравнения с контрольной группой. *P < 0.05, **P < 0.01 и ***P < 0.001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
В совокупности результаты показывают, что терапия клопидогрелом снижала жизнеспособность клеток GES-1, усиливала апоптоз, изменяла экспрессию маркеров стресса ЭР и маркеров, связанных с апоптозом, а также была связана с повреждением слизистой оболочки желудка, сопровождавшимся повышением уровней циркулирующих воспалительных цитокинов у крыс. Эти данные подтверждают гипотезу исследования о том, что прием клопидогрела связан с повреждением слизистой оболочки желудка и сопутствующими изменениями маркеров стресса ЭР и маркеров, связанных с апоптозом.
Доступность данных:
Все данные, полученные или проанализированные в ходе данного исследования, включены в настоящую опубликованную статью и дополнительные материалы к ней. Последовательности праймеров, использованные для RT-PCR, приведены в Дополнительной таблице 1. Исходные данные, на которых основаны все рисунки и отдельные панели рисунков, включая оригинальные экспериментальные наборы данных и исходные файлы, представлены в прилагаемом дополнительном архиве Raw Data (zip-файл).
Дополнительная таблица 1. Последовательности праймеров, использованных для анализа методом ОТ-ПЦР. Последовательности прямых (F) и обратных (R) праймеров, использованных в данном исследовании для ОТ-ПЦР анализа GAPDH, CHOP, ATF5, Bcl-2 и Bax, представлены в ориентации 5′–3′.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.