脂聯(lián)素誘導機械牽張介導的血管重塑衰減的分子機制

時間：2021/8/6閱讀：361

高血壓本身就是一種疾病，也是其他心血管疾病發(fā)生的主要危險因素，如中風、腎臟疾病和心力衰竭。在高血壓反應中，小阻力血管發(fā)生血管肥大和重塑：它們的血管壁變得更厚、更硬、彈性更小，增加了血管阻塞和破裂的風險，并可能導致器官損傷和衰竭。

高血壓不僅與心血管結構和功能異常有關，而且與兩種重要的脂肪因子—瘦素和脂聯(lián)素 (APN) 的循環(huán)水平失調有關。瘦素是一種激素，其水平與肥胖、心肌梗塞和高血壓直接相關。研究還表明瘦素直接參與促進高血壓誘導的血管肥大。此外，瘦素誘導的血管重塑與血管壁中活性氧 (ROS) 的產(chǎn)生增加有關。高血壓會增加 VSMCs 中 ROS 的產(chǎn)生，這部分是由瘦素介導的。反過來，ROS 可誘導 VSMCs 肥大。

相對于瘦素，APN水平與肥胖、心肌梗死和高血壓呈負相關。此外，補充APN 已被證明具有心臟保護作用。APN 與其受體結合會激活 5′-AMP-activated 蛋白激酶 (AMPK) 信號，該信號在葡萄糖利用、胰島素敏感性和脂肪酸氧化中發(fā)揮作用。AMPK 的激活已被證明可以發(fā)揮保護作用，例如減弱 VSMC 肥大、改善內皮功能并降低激動劑引起的血壓。然而，關于 VSMCs 是否也產(chǎn)生瘦素和 APN 以及它們的表達是否受高血壓影響的研究較少。

以此為起點，貝魯特美國大學醫(yī)學院解剖學系、卡塔爾大學醫(yī)學院基礎科學系等領域的專家團隊進一步研究，于 Oxidative Medicine and Cellular Longevity 上發(fā)表了題為《Molecular Mechanisms of Adiponectin-Induced Attenuation of Mechanical Stretch-Mediated Vascular Remodeling》的研究論文。該實驗的目的是探討高血壓誘導的 VSMC 重塑的分子機制以及瘦素和 APN 在這一過程中的參與。此外，還研究了 APN 對高血壓引起的血管重塑的潛在保護作用及其相關機制。

實驗結果

VSMCs 是否產(chǎn)生 APN 以及高血壓是否失調了 VSMCs 中 APN 的潛在產(chǎn)生還沒有*闡明。為了研究這一點，大鼠門靜脈(RPVs) 機械拉伸 24 小時，未拉伸組作為對照，然后進行蛋白質印跡分析。如圖1 a 所示，與對照組相比，機械拉伸 RPV 24小時顯著降低了 APN 表達。通過免疫熒光進一步檢測 VSMCs 產(chǎn)生 APN 的能力和機械拉伸對 VSMCs 中 APN 表達的影響。與蛋白質印跡結果一致，與未拉伸的 RPVs 相比，機械拉伸的 RPVs 中的 APN 表達顯著降低（圖1 b、c）。

為了檢測響應機械拉伸的細胞內 APN 水平的降低是否發(fā)生在轉錄水平，進行實時 PCR 分析以檢測拉伸對 VSMCs 中 APN mRNA 表達的影響。RPVs 被機械拉伸 6、15 或 24 小時，并將它們的 APN mRNA 表達水平與未拉伸的 RPVs 和新鮮 RPVs 進行比較。如圖1 d 所示，與新鮮 RPVs 相比，機械拉伸 6 小時導致 APN mRNA 表達顯著下降。與新鮮和未拉伸 24 小時的 RPVs 相比，拉伸 15 小時導致 APN mRNA 表達更明顯和顯著的下降，而機械拉伸 RPV 24 小時導致 APN mRNA 表達更加明顯的下降（圖1 d）。

圖1

機械拉伸下調 VSMCs 中 APN 的表達（圖1），但它是否影響其受體的表達仍不清楚。為了誘導其細胞內效應，APN 與其受體 AdipoR1、AdipoR2 和 T-cadherin 結合，采用實時 PCR 分析在拉伸 6、15 或 24 小時的 RPVs 中的 mRNA 表達水平?？偟臄?shù)據(jù)表明，機械拉伸會下調 APN 的表達，誘導 APN 受體表達的上調，可能是為了補償降低的 APN 水平。

血漿瘦素/APN 比率正在成為代謝綜合征和抗胰島素性的標志物。為了研究機械拉伸對 VSMCs 中 APN/瘦素表達比率的影響，將 RPVs 拉伸 24 小時，然后進行蛋白質印跡分析，檢測內源性 APN 和瘦素水平。圖2 顯示機械拉伸 24 小時后 APN/leptin 的比率顯著降低，說明高血壓狀態(tài)下，血漿中APN/leptin比值較低，在VSMCs中也是如此。

圖2

之前已經(jīng)表明，機械拉伸和瘦素都會增加 VSMC 肥大。另一方面，據(jù)報道，APN 是一種心臟保護蛋白，可減輕壓力超負荷引起的心肌肥厚并防止缺血再灌注后的心肌損傷。然而，尚不清楚APN是否對高血壓引起的血管肥大發(fā)揮血管保護作用。實驗結果表明，APN 通過對 VSMCs 產(chǎn)生抗肥大作用，在機械拉伸下對血管系統(tǒng)發(fā)揮保護作用。此外還表明肥大不是由于滲透作用，而是由于蛋白質合成。

AMPK 及其上游激酶 LKB1 在糖尿病中發(fā)揮細胞保護作用，并被二jia雙胍等糖尿病治療藥物激活。此外，已顯示 AMPK 激活可減弱 VSMC 的收縮性、降低血壓并減少 VSMC 肥厚。因此，實驗研究了機械拉伸對 VSMCs 中 AMPK 和 LKB1 激活的影響，將RPVs 拉伸10 分鐘，然后進行蛋白質印跡分析。結果顯示，APN 通過在機械拉伸下激活 LKB1-AMPK 信號通路對 VSMCs 發(fā)揮保護作用。值得注意的是，盡管在拉伸的 RPVs 中 APN 顯著增加了AMPK 的磷酸化，但仍然顯著低于未拉伸的 RPVs，這表明可能是其他由機械拉伸激活的信號通路導致了 AMPK 的去磷酸化。

然后，實驗還表明 APN 對牽張誘導的 VSMC 重塑的保護作用是通過激活 eNOS 介導的。機械拉伸導致 VSMC 肥大的機制之一是誘導 ERK1/2 磷酸化和隨后的激活。因此，實驗研究了 APN 是否通過影響 ERK1/2 信號通路而誘導機械拉伸的 RPVs 的抗肥厚作用。結果表明，APN 對機械牽張誘導的 VSMC 肥大發(fā)揮抗肥大作用的機制之一是通過抑制 ERK1/2。

機械拉伸會增加 ROS，進而促進血管重塑并誘導肥大。為了研究 APN 對 VSMCs 中拉伸誘導的 ROS 產(chǎn)生的影響，將 RPVs 拉伸 1 小時并用 APN (10? μg/ml) 處理，并使用 DHE 檢測 ROS。如圖3所示，用 APN (10 μ g/ml) 處理的未拉伸 RPVs?在 ROS 產(chǎn)生方面沒有表現(xiàn)出任何顯著變化。1 小時后機械拉伸顯著增加了 ROS 的產(chǎn)生，而用 10?μg/ml APN 處理拉伸的 RPVs?顯著降低了 ROS 的產(chǎn)生（圖3 a、b)），表明 APN 在機械拉伸過程中對 VSMCs 的抗肥大作用可能是通過減少 ROS 的產(chǎn)生介導的。

圖3

外源性瘦素激活促肥大轉錄因子 GATA-4 從細胞質到 RASMCs 細胞核的易位，表明瘦素誘導的 GATA-4 核易位可能是瘦素誘導 VSMC 肥大的重要機制。最后實驗發(fā)現(xiàn)表明， APN 最有可能通過減弱 GATA-4 激活來抑制 VSMC 肥大。

實驗結論

該研究確定了涉及機械牽張誘導的血管重塑的分子機制以及 APN 和瘦素在該過程中的作用。它還提供了 APN 對高血壓期間 VSMC 重構的重要保護作用的證據(jù)。APN 可減弱 VSMCs 的肥大、ERK1/2 磷酸化、ROS 產(chǎn)生和 GATA-4 核易位。它還增加了機械拉伸的 RPVs 中保護性酶 LKB1、AMPK 和 eNOS 的激活。因此，補充 APN、上調其內源性產(chǎn)生或使用類似其作用的激動劑，為減輕高血壓對血管的有害作用提供了一種有前景的潛在治療策略。

參考文獻：Ghantous CM, Farhat R, Djouhri L, Alashmar S, Anlar G, Korashy HM, Agouni A, Zeidan A. Molecular Mechanisms of Adiponectin-Induced Attenuation of Mechanical Stretch-Mediated Vascular Remodeling. Oxid Med Cell Longev. 2020 May 21;2020:6425782. doi: 10.1155/2020/6425782. PMID: 32566092; PMCID: PMC7260649.

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