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脂聯(lián)素誘導(dǎo)機(jī)械牽張介導(dǎo)的血管重塑衰減的分子機(jī)制
高血壓不僅與心血管結(jié)構(gòu)和功能異常有關(guān)，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(diào)有關(guān)。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(guān)。研究還表明瘦素直接參與促進(jìn)高血壓誘導(dǎo)的血管肥大。此外，瘦素誘導(dǎo)的血管重塑與血管壁中活性氧 (ROS) 的產(chǎn)生增加有關(guān)。高血壓會(huì)增加 VSMCs 中 ROS 的產(chǎn)生，這部分是由瘦素介導(dǎo)的。反過來(lái)，ROS 可誘導(dǎo) VSMCs 肥大。
相對(duì)于瘦素，APN水平與肥胖、心肌梗死和高血壓呈負(fù)相關(guān)。此外，補(bǔ)充APN 已被證明具有心臟保護(hù)作用。APN 與其受體結(jié)合會(huì)激活 5′-AMP-activated 蛋白激酶 (AMPK) 信號(hào)，該信號(hào)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(hù)作用，例如減弱 VSMC 肥大、改善內(nèi)皮功能并降低激動(dòng)劑引起的血壓。然而，關(guān)于 VSMCs 是否也產(chǎn)生瘦素和 APN 以及它們的表達(dá)是否受高血壓影響的研究較少。
以此為起點(diǎn)，貝魯特美國(guó)大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)系、卡塔爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)系等領(lǐng)域的專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)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(shí)驗(yàn)的目的是探討高血壓誘導(dǎo)的 VSMC 重塑的分子機(jī)制以及瘦素和 APN 在這一過程中的參與。此外，還研究了 APN 對(duì)高血壓引起的血管重塑的潛在保護(hù)作用及其相關(guān)機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為了檢測(cè)響應(yīng)機(jī)械拉伸的細(xì)胞內(nèi) APN 水平的降低是否發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)行實(shí)時(shí) PCR 分析以檢測(cè)拉伸對(duì) VSMCs 中 APN mRNA 表達(dá)的影響。RPVs 被機(jī)械拉伸 6、15 或 24 小時(shí)，并將它們的 APN mRNA 表達(dá)水平與未拉伸的 RPVs 和新鮮 RPVs 進(jìn)行比較。如圖1 d 所示，與新鮮 RPVs 相比，機(jī)械拉伸 6 小時(shí)導(dǎo)致 APN mRNA 表達(dá)顯著下降。與新鮮和未拉伸 24 小時(shí)的 RPVs 相比，拉伸 15 小時(shí)導(dǎo)致 APN mRNA 表達(dá)更明顯和顯著的下降，而機(jī)械拉伸 RPV 24 小時(shí)導(dǎo)致 APN mRNA 表達(dá)更加明顯的下降（圖1 d）。
圖1
血漿瘦素/APN 比率正在成為代謝綜合征和抗胰島素性的標(biāo)志物。為了研究機(jī)械拉伸對(duì) VSMCs 中 APN/瘦素表達(dá)比率的影響，將 RPVs 拉伸 24 小時(shí)，然后進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡分析，檢測(cè)內(nèi)源性 APN 和瘦素水平。圖2 顯示機(jī)械拉伸 24 小時(shí)后 APN/leptin 的比率顯著降低，說(shuō)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(jī)械拉伸和瘦素都會(huì)增加 VSMC 肥大。另一方面，據(jù)報(bào)道，APN 是一種心臟保護(hù)蛋白，可減輕壓力超負(fù)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(duì)高血壓引起的血管肥大發(fā)揮血管保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，APN 通過對(duì) VSMCs 產(chǎn)生抗肥大作用，在機(jī)械拉伸下對(duì)血管系統(tǒng)發(fā)揮保護(hù)作用。此外還表明肥大不是由于滲透作用，而是由于蛋白質(zhì)合成。
AMPK 及其上游激酶 LKB1 在糖尿病中發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)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(shí)驗(yàn)研究了機(jī)械拉伸對(duì) VSMCs 中 AMPK 和 LKB1 激活的影響，將RPVs 拉伸10 分鐘，然后進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡分析。結(jié)果顯示，APN 通過在機(jī)械拉伸下激活 LKB1-AMPK 信號(hào)通路對(duì) VSMCs 發(fā)揮保護(hù)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(jī)械拉伸激活的信號(hào)通路導(dǎo)致了 AMPK 的去磷酸化。
然后，實(shí)驗(yàn)還表明 APN 對(duì)牽張誘導(dǎo)的 VSMC 重塑的保護(hù)作用是通過激活 eNOS 介導(dǎo)的。機(jī)械拉伸導(dǎo)致 VSMC 肥大的機(jī)制之一是誘導(dǎo) ERK1/2 磷酸化和隨后的激活。因此，實(shí)驗(yàn)研究了 APN 是否通過影響 ERK1/2 信號(hào)通路而誘導(dǎo)機(jī)械拉伸的 RPVs 的抗肥厚作用。結(jié)果表明，APN 對(duì)機(jī)械牽張誘導(dǎo)的 VSMC 肥大發(fā)揮抗肥大作用的機(jī)制之一是通過抑制 ERK1/2。
機(jī)械拉伸會(huì)增加 ROS，進(jìn)而促進(jìn)血管重塑并誘導(dǎo)肥大。為了研究 APN 對(duì) VSMCs 中拉伸誘導(dǎo)的 ROS 產(chǎn)生的影響，將 RPVs 拉伸 1 小時(shí)并用 APN (10? μg/ml) 處理，并使用 DHE 檢測(cè) 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(shí)后機(jī)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(jī)械拉伸過程中對(duì) VSMCs 的抗肥大作用可能是通過減少 ROS 的產(chǎn)生介導(dǎo)的。
圖3
外源性瘦素激活促肥大轉(zhuǎn)錄因子 GATA-4 從細(xì)胞質(zhì)到 RASMCs 細(xì)胞核的易位，表明瘦素誘導(dǎo)的 GATA-4 核易位可能是瘦素誘導(dǎo) VSMC 肥大的重要機(jī)制。最后實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)表明， APN 最有可能通過減弱 GATA-4 激活來(lái)抑制 VSMC 肥大。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
該研究確定了涉及機(jī)械牽張誘導(dǎo)的血管重塑的分子機(jī)制以及 APN 和瘦素在該過程中的作用。它還提供了 APN 對(duì)高血壓期間 VSMC 重構(gòu)的重要保護(hù)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(jī)械拉伸的 RPVs 中保護(hù)性酶 LKB1、AMPK 和 eNOS 的激活。因此，補(bǔ)充 APN、上調(diào)其內(nèi)源性產(chǎn)生或使用類似其作用的激動(dòng)劑，為減輕高血壓對(duì)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(xiàn)：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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