紫杉醇对大鼠肺血管平滑肌细胞
型
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・51I・
.论著.
紫杉醇对大鼠肺血管平滑肌细胞表型和细胞骨架的影响
王小双范志宇王涛谢亮余莉
【摘要】
高正祥刘瀚曼
目的探讨不同浓度的紫杉醇对大鼠肺血管平滑肌细胞增殖的抑制作用及其对细胞
骨架和表犁转化的影响。
采用Mrll’、[3H]一胸腺嘧啶掺入法检测不同药物浓度紫杉醇对血小板源性生长围子BB(PDGF—BB)诱导的血管平滑肌细胞增殖的影响;采用蛋白质免疫印迹法(Westernblot)对平滑肌d肌动蛋白及平滑肌22et蛋白(SM22a)表达活性进行榆测;利用激光共聚焦显微镜观察F-肌动蛋白的改变。结果与PDGF组比较。紫杉醇药物十预组细胞增殖受到明显抑制.四甲慕偶氮唑盐微量酶反应比色法(MrrI')检测抑制率分别为40.0%,30.o%,18.0%(P<O.01),[3H]一胸腺嘧啶掺人法测得的细胞增殖抑制率分别为45.4%,35.4%,21.6%(P<0.01),平滑肌Ct肌动蛋白和SM22a表达均升高,细胞骨架F-肌动蛋白的荧光强度明显下降。结论在PDGF-BB存在的情况下,紫杉醇可剂毋依赖性抑制血管平滑肌细胞的增殖.通过作用于微丝细胞骨架促进血管平滑肌细胞由合成型向收缩型转化,进而影响血管平滑肌细胞的增殖。
【关键词】紫杉醇;肌细胞,平滑肌;细胞表型
EffectsofpaclitaxdBB.induced
on
proliferationandtransitionofphenotypeinplatelet・derivedgrowthfactor-
WANC
pulmonaryvascularsmoothmusclecells
Xiao—shuang‘.MNZhi-yu.时NG
University
Tao。XIELiang.YULi.GAOZheng-xiang,uU
ltan・mi亿
Unit,耽st
ChinaInstitute
of
WomenandChildren’s
Health.盹£ChinaSecond
女盯tePulmonaryVascularRemodelingResearch
Hospital.Sichuan
University.Chengdu6;D碑j.CAlina
Correspondingauthor:LIUPlan.min.Email:myuxuan@163.net
fAbstractJ
Methods
0bjectlveToinvestigatetheeffectsofpaclitaxel
rat
on
thephenotypicmodulationinduced
pulmonaryvascularsmoothmusclecells(PVSMC).ratsculturedinvitrow∞inducedbyPDGF—BBand
thenintervenedbydifferentconeentrationofpacli鼬xeLM1TFaudl’H1.thymidineincorporationwereusedtodetectthechangesofcelIproliferation.TheexpressionIeveIofalpha—smoothmu¥cle.actinfSM.Ot.actin)and
byplatelet.derivedgrowth
factor(PDGF—BB)in
TheproliferationofPVSMCisolatedfromSD
smoothmuscleprotein
was
22alpha(SM22a)were
in
testedbyWesternbloLConfocallaserscanningmicroscopy
applied
a
to
observethechangeoffluoreseenceintensity.Resuits
TreatnlenlwithPDGF.BBfor24hours
resultsin
significantincreasef’HI—thymidineincorporationandmarkedchangeinphenotypeand
WaS
cytoskeleton.Paclitaxel
inhibitedtheproliferationofPVSMCinducedbyPDGF.BB.theinhibitionrate
45.4%,35.4%,21.6%(P(0.01)testedbyi’Hl-thymidine
SM22∞FIuorescenceintensityofF.acfin
incorporationand40.O%,30.0%,18.0%
(P<0.01)testedbyMvr.Meanwhile,thepaelitaxelpromotedtheexpressionlevelofSM一旺.actinand
decreasedsignificanthy.Conclusion
PaclitaxeI
mayplay
all
importantroleinvascularremodelingbychangingthephenotypesPDGF.BB.
andcytoskeletonofVSMCstimulatedby
【Keywords】Paelitaxei;Myocytes,smooth
muscle;Phenotype
肺动脉高压是指南各种原因引起的肺血管床结
构和功能的改变,导致以肺血管阻力进行性升高为
DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2012.07.008
特点的临床综合征,其病理机制涉及呼吸系统、心血
管系统及免疫系统,其中心环节是肺血管的重塑…及平滑肌细胞的异常增殖,因此肺动脉高压的有效治疗靶点应该着眼于通过抑制肺动脉平滑肌细胞的增殖和促进其凋亡来预防和(或)逆转肺血管重塑口o,最终改善肺动脉高压的预后。本研究选择抗肿瘤药物紫杉醇作为研究对象,通过体外培养肺动脉血管平滑肌细胞(vascular
smoothmusclecell.
基金项目:国家基础重点研究发展(973)计划(2007CB511905)作者单位:610041成都。四ji『大学华西第二医院西部妇幼医学研究院肺|III管重塑研究室(王小双、范志宇、王涛、高正祥、刘瀚晏).妇儿疾病与出生缺陷教育部重点实验室(谢亮),儿科教研室(余莉)
通信作者:刘瀚曼.Email:myuxuan@163.net
万方数据
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VSMC),以血小板源性生长因子・BB(plate|et.derived
growth
factor—BB,PDGF—BB)作为表型转化刺激因
子,探讨紫杉醇在逆转肺m管重塑中的作用特点及机制。
材料与方法
1.大鼠VSMC的培养:健康SD雄性大鼠,体重120—1409(购白四川大学华西医学动物实验中心),断颈法处死,在无菌条件下迅速取出肺动脉,
放入超净台中,采用组织贴壁法培养VSMC。培养
液为含20%胎牛血清(FBS)的DMEM培养基(美国Hyclone公司)。选取生长旺盛的第3—6代细胞,实验前均用无血清的DMEM培养基同步处理24
h。
2.试剂:紫杉醇(美国Sigma公司)在无水乙醇中完全溶解,用DMEM培养基稀释成lmmoVL储存液,过滤保存备用,使用时稀释为实验用浓度。
3.分组:(1)PDGF—BB对照组:DMEM+PDGF-BB(美国R&D公司)20mr/L;(2)乙醇对照组:
DMEM+FDGF—BB(20mr/L)+0.05%乙醇溶液;
(3)空白对照组:无血清培养基DMEM培养48
h;
(4)低浓度组:DMEM+PDGF—BB(20mr/L)+紫杉醇lnmolfL;(5)中浓度组:DMEM+PDGF—BB20mg/L+紫杉醇10nmoVL;(6)高浓度实验组:
DMEM+PDGF.BB20
mr/L+紫杉醇100
nmoVL。
4.[3H].TdR掺入率测定:将平滑肌细胞按1×
105个/孔接种于6孔板,待融合至70%时换用无血
清的DMEM培养基培养24h,每组设5个复孔,各组分别加入相应的作用因素处理40h,每孔加入3H・胸腺嘧啶核苷(1mCi/L),在37℃、5%CO:饱和湿
度培养箱继续孵育8h,加入冷PBS终止反应,用
10%三氯醋酸固定,1
moVL
NaOH裂解,加入闪烁
液后置于液闪计数仪上测定每孑L的[3H]一TdR掺入量。细胞增殖抑制率计算公式为:(PDGF・BB对照
组[3H].TdR掺入量一药物干预组[3H]-TdR掺入
量)/PDGF。BB对照组[3H]-TdR掺入量。
5.M7I’r法检测细胞增殖抑制率:将长势良好的
VSMC按l
X
104个/孔接种于96孑L板中,待细胞融
合至70%时换用无血清DMEM培养基24h,每组设5个复孔,按照上述分组分别进行处理44h,每孑L加入20¨l
5
g/L的MTr溶液(美国Sigma公司),继
续培养4h终止培养,小心吸去孔内培养基,每孔加入150¨l二甲基亚砜(美国Sigma公司)低速震荡
10
min,使结晶充分溶解后于酶标仪490nm处检测
各孔吸光度(A)值。细胞增殖抑制率计算公式为:
万方数据
(PDGF—BB对照组A值一药物干预组A值)/PDGF.BB对照组A值。
6.Westernblot检测蛋白表达:VSMC饥饿24h
后,各组加入相应浓度的紫杉醇作用48h后提取总蛋白。采用BCA蛋白定量试剂盒(中国碧云天生物
制药有限公司)测定蛋白含量后,取24斗g蛋白样品在10%SDS-PAGE电泳进行蛋白分离,通过电转移
将蛋白印迹转到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,然后放入loo%甲醛中孵育10s,取出放于通风橱风干以封闭非特异性位点。PVDF膜分别与兔抗平滑肌Ot肌动蛋白(英国Abcam公司),兔抗SM22a(英国Abcam公司)和小鼠抗GAPDH单抗(北京中杉金桥公司)4℃孵育过夜。PVDF膜用10
ml
PBS液洗
5
min,共3次,再与HRP标记的山羊抗兔IgG和1:2500抗小鼠IgG(北京中杉金桥公司)37℃孵育
l
hoECL发光试剂盒(中国碧云天生物制药有限公
司)检测特异性蛋白条带。
7.罗丹明.鬼笔环肽检测细胞微丝骨架变化:
将VSMC接种于放有方形盖玻片的6孔板中,待爬片细胞融合至70%时,饥饿处理24h,分别按上述
分组处理48h后,PBS漂洗3次,4%多聚甲醛室温同定20rain,PBS漂洗3次,每次5min;接着加入
0.2%Triton
X.100室温下破膜10rain,PBS清洗
3次,每次5min;然后每张片加入2.5mg/L罗丹明-鬼笔环肽(美国Sigma公司)50仙l,37℃孵育
30
min,PBS清洗3次,每次5min;抗荧光淬灭封片
液封片,激光共聚焦显微镜观察记录细胞图像。
8.统计学处理:每组重复样本5个复孔,数据以元±s表示,采用单因素方差
,各组数据两两比较使用q检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
结
果
1.MTr法检测VSMC增殖的变化:各实验组VSMC吸光度测定结果如表所示,PDGF.BB刺激后,
VSMC表达较对照组显著增高,吸光度值均较
PDGF.BB组显著降低,随药物浓度的增高,吸光度降低的程度逐渐增加,抑制率分别为18.0%、30.O%和40.O%,差异具有统计学意义(F=811.301.P<0.叭)。乙醇对照组吸光度与PDGF—BB组无明显差异(表1)。
2.紫杉醇对PDGF—BB诱导的VSMC[3H]一TdR
掺入量的影响:与空白对照组相比,PDGF对照组[3H]一TdR掺入量明显增加(P<0.05),乙醇对照组[3H]-TdR掺入量与PDGF・BB对照组相比没有统计
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・513・
学差异,紫杉醇能够明显抑制PDGF-BB诱导的
阳对分子质量
平鞭,
VSMC[3H].TdR掺入,抑制率随浓度的增加而增
大,抑制率分别为21.6%,35.4%和45.4%,差异有统计学意义(F=1982,P<0.01,表1)。
表l紫杉醇对血小板源性生长因子(PDGF).BB诱导的
肺动脉血管平滑肌细胞增殖的影响(i士s)
曩恩r————卫
22
000
平滑肌u肌动簧白
内参照物
注:A:P“b-一DB^u*最!虬;6:乙.B手刖托R蛆;L:!亡b州H最差H;“:1瓜,一量药物干预组;E:中剂量药物干预组;F:高剂量药物干预组图7紫杉醇对血小板源性生长因子(PDGF).BB诱导的m管平滑肌细胞中收缩表型蛋白平滑肌“肌动蛋白和平滑肌22a蛋白表达的影响
讨论
近年来的研究结果表明,肺动脉高压的终末病
注:。与空白对照组比较,P<0.05;“与PDGF.BB对照组相比
P<0.05
理改变为肺小动脉的重塑,主要特点为肺动脉中层
肥厚,由血管平滑肌异常增殖和凋亡减弱导致…。
VSMC可调节自身细胞表型从收缩表型状态到增殖
3.紫杉醇对VSMC细胞骨架F-肌动蛋白表达的影响:激光共聚焦显微镜检测结果显示,对照组F一肌动蛋白纵向平行排列,形成纵贯细胞长轴的整齐的应力纤维,PDGF.BB刺激后,F-肌动蛋白表达增强,呈短小束状,无规则的分布在细胞内。乙醇对照组细胞内F.肌动蛋白的分布类似于PDGF.BB组,紫杉醇处理VSMC后,细胞内F一肌动蛋白表达明显减少,荧光强度降低(图l~6)。
的合成表型【34。正常血管壁中以收缩型为主,维持
收缩血管和调节血管张力,其标志蛋白包括平滑肌d肌动蛋白,平滑肌肌球蛋白重链(SM.MHC)及SM22a"1。合成型见于胚胎发育阶段和病理状态,其增殖、移行和分泌能力增强,对分裂因子和血源性生长因子敏感。当血管内皮受损或在体外培养的情况下,VSMC将恢复共分化能力,变现为收缩表型的
标志基因及蛋白表达下调,收缩功能消失,合成和分泌能力增强。当异常因素出去后,合成表型又可以
迅速地可逆性复原为收缩表型。细胞表型转化的基础是细胞骨架的变化。无法控制的肺血管重塑是肺动脉高压的特征性表现,单克隆样增生可见于原发性肺动脉高压的丛样病变,细胞的增长速度和方式誊似恶竹叶癫.巾,I、概譬牛十长P子夺奠巾帮莆甲
4.紫杉醇对PDGF.BB诱导的VSMC中收缩表
型蛋白平滑肌Ⅱ肌动蛋白和SM22a表达的影响:空白对照组中的VSMC以收缩表型为主,PDGF—BB刺激后,平滑肌0【肌动蛋白和SM22a蛋白表达下降,给予紫杉醇处理后,平滑肌0【肌动蛋白和SM22a表;七日日再同#,网7、
圉1—6血小板源性生长因子(PDGF)一BB刺激后,F-肌动蛋白表达增强,呈短小柬状。无规则的分布在细胞内(图1),乙醇对照组细胞内F.肌动蛋白的分布类似于PDGF.BB组(图2),对照组F一肌动蛋白纵向平行排列.形成纵贯细胞长轴的整齐的应力纤维(图3),紫杉醇处理肺动脉平滑肌细胞后,细胞内F.肌动蛋白表达
明显减少,荧光强度降低(图4—6)
罗丹明染色低倍放大
万方数据
生堡结燕塑哩噬苤盔!!12生!旦筮堑堂笙!翅!!堕』堡鲢望旦!!Q堡垒堡:』!垃垫!!,!丛:箜:型!:!
要的作用,因此,抗细胞增殖药物可能是治疗重度肺动脉高压的新途径。
紫杉醇是红豆杉树皮的提取物或半合成的细胞周期特异性药物,在不同的药物浓度范同下具有多种
生物学效应,其有效浓度范罔为1—1×105
nmoL/L,
浓度为l~200nmoL/L时以被动扩散通过细胞膜直
接作用于细胞微管网,诱导微管蛋白聚合,使维管束
不能与微管组织中心相互连接,将细胞周期阻断于G2/M期,抑制细胞的增生、迁移、细胞间转运和跨膜信号转导【61,发挥非细胞毒性的抗细胞增殖作
用。紫杉醇的靶位点是细胞的微管系统,但微管在
真核细胞中普遍存在,不具有特异性。Steffel和Tanner"1发现紫杉醇可抑制内皮细胞的迁移和增
殖,并诱发内皮细胞功能障碍,武小静等。引也获得
了相似的研究结果,并提出紫杉醇抑制内皮细胞迁移所需的浓度低于抑制增殖所需的浓度。浓度为
1—200
nmoL/LH寸紫杉醇表现为抗血管活性和抑制
VSMC增殖的功能,临床已开始应用于药物涂层支
架,并发挥了良好的效果一4“,但尚缺乏对肺动脉高
压等血管增殖性疾病领域的研究。本研究在体外培养VSMC,使用生长因子PDGF—BB促进细胞增殖并诱导其表型呈合成型,模拟肺动脉高压患者平滑肌增殖表现,结合文献报道及前期预实验结果,选择1、10和100nmoL/L不同浓度紫杉醇进行干预,检测细
胞的增殖情况。结果表明,加入PDGF-BB刺激24
h后,VSMCs的[3H].TdR和MTY表达均明显升高,
收缩表型标志蛋白SM22a和平滑肌0l肌动蛋白的蛋白表达量明显下降,提示PDGF—BB可以模拟VSMCs向合成表型转化的病理状态,与国内外的文
献报道一致¨}"J。紫杉醇干预后,[3H].TdR和M1rr均显示可以剂量依赖性降低细胞增殖和蛋白合成,SM22a,平滑肌O/.肌动蛋白的表达呈剂鼍依赖
性回升,提示紫杉醇能够抑制甚至逆转PDGF—BB诱导的平滑肌细胞表型的转化,并具有剂量依赖性,在前期预实验中,我们发现高浓度的紫杉醇(1¨moVL)能够直接导致细胞的变性、死亡,因此探索合适的作用浓度至关重要。
以往的资料显示紫杉醇抑制VSMC增殖的机制
主要是与平滑肌细胞的微管结合,而对以微丝为主要细胞骨架的VSMC而言,紫杉醇对VSMC的作用目前尚无报道,本研究通过罗丹明.鬼笔环肽染色法观察了紫杉醇干预后平滑肌细胞的细胞骨架微丝的变化,发现对照组F-肌动蛋白纵向平行排列,形成
万方数据
纵贯细胞长轴的整齐的应力纤维,PDGF.BB刺激后,F一肌动蛋白表达增强,呈短小束状,无规则的分布在细胞内。乙醇对照组细胞内F一肌动蛋白的分
布类似于PDGF.BB组,紫杉醇处理VSMC后,细胞
内F.肌动蛋白表达明显减少,荧光强度降低。提示紫杉醇有可能通过作用于PVSMC的微丝蛋白。其具体的调节机制有待于进一步研究。
近几年来出现了紫杉醇的新剂型研究,可减少
紫杉醇的不良反应,提高药物浓度,延长药物停滞时间,从而在低毒或无毒前提下提高抗增殖作用。本研究在离体水平初步证实了紫杉醇对VSMC的抗增
殖作j}j,进涉的研究方向寻找合适的剂型、作用浓
度及给药方式从而使发挥其特异性抗肺小血管增殖作用。
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(收稿13期:2011-10-17)
(本文编辑:蔡蜀菁)
紫杉醇对大鼠肺血管平滑肌细胞表型和细胞骨架的影响
作者:作者单位:
王小双, 范志宇, 王涛, 谢亮, 余莉, 高正祥, 刘瀚旻, WANG Xiao-shuang, FANZhi-yu, WANG Tao, XIE Liang, YU Li, GAO Zheng-xiang, LIU Han-min
王小双,范志宇,王涛,高正祥,刘瀚旻,WANG Xiao-shuang,FAN Zhi-yu,WANG Tao,GAO Zheng-xiang,LIU Han-min(四川大学华西第二医院西部妇幼医学研究院肺血管重塑研究室,成都,610041), 谢亮,XIE Liang(四川大学华西第二医院妇儿疾病与出生缺陷教育部重点实验室,成都,610041), 余莉,YU Li(四川大学华西第二医院儿科教研室,成都,610041)中华结核和呼吸杂志
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引用本文格式:王小双.范志宇.王涛.谢亮.余莉.高正祥.刘瀚旻.WANG Xiao-shuang.FAN Zhi-yu.WANG Tao.XIELiang.YU Li.GAO Zheng-xiang.LIU Han-min 紫杉醇对大鼠肺血管平滑肌细胞表型和细胞骨架的影响[期刊论文]-中华结核和呼吸杂志 2012(7)