血管平滑肌细胞自噬与血管钙化关系的研究进展

细胞自噬是细胞利用溶酶体进行自身降解的生物学过程,是一种进化上高度保守的分解代谢过程,对于维持细胞稳态起着重要作用。血管钙化是广泛存在于动脉粥样硬化、糖尿病、终末期肾病等多种疾病中的共同病理表现,是影响心血管疾病死亡率的独立危险因素,目前尚缺乏有效的治疗手段。近年来发现血管平滑肌细胞(VSMCs)自噬可通过调节其降解活动及平滑肌细胞的成骨样分化,从而在调控血管钙化中发挥重要作用。本文就VSMCs自噬与血管钙化的最新研究进展做一综述。     

内质网应激介导了高糖引起的血管平滑肌细胞钙化

目的探讨内质网应激是否介导了高糖引起的血管平滑肌细胞(VSMC)钙化。方法体外高糖(35μmol/L D-葡萄糖)处理VSMC模拟糖尿病环境,观察高糖是否引起VSMC内质网应激反应和凋亡,探索高糖是否引起VSMC表型转化(收缩型转变为成骨样细胞),观察内质网应激诱导剂和抑制剂对VSMC钙化的影响,碱性磷酸酶(ALP)活性、钙沉积和骨分化转录因子(Runx2和Osterix)通过比色法、O-cresolphthalein法和Western blot测定。结果应用35μmol/L D-葡萄糖分别处理VSMC不同时间,可以上调VSMC内质网应激标志蛋白表达、ALP活性、钙沉积和骨分化标志蛋白;然而,4-PBA预处理抑制VSMC内质网应激反应的同时,也能阻断高糖引起的VSMC钙化,表现为ALP活性、钙沉积和骨分化标志蛋白下降。结论高糖可以激活VSMC的内质网应激和凋亡,进而促VSMC钙化的发生,提示可能内质网应激介导了此激活过程。     

血管平滑肌细胞内质网应激与血管钙化的研究进展

血管钙化是指羟基磷灰石沉积于血管壁,由多因素参与及调控,类似于骨、软骨形成的主动生物学过程。内质网应激是机体内适应性调节反应,适当的内质网应激帮助维持内质网稳态,但过度的内质网应激会促进血管钙化的发生与发展。本文综述内质网应激尤其是未折叠蛋白反应在血管钙化中的潜在作用和分子机制,希望为血管钙化的防治提供新的思路。     

线粒体自噬和内质网应激调控血管内皮细胞功能研究进展

血管内皮细胞在调节人体血液循环功能、维持人体心血管系统稳定及促进血管结构重塑中发挥着重要作用.近年来的研究成果证实,线粒体自噬与人体血管壁、内皮组织细胞氧化稳态和细胞氧化应激机制关系密切.内质网是一种维持人体细胞内部结构和生理功能的重要亚特性细胞器,参与人体细胞的众多自然生理化学活动.多种细胞刺激化学因素作用造成的内质...     

吡格列酮通过内质网应激致凋亡途径对大鼠血管平滑肌细胞钙化的影响

目的　探讨吡格列酮通过内质网应激致凋亡途径对大鼠血管平滑肌细胞钙化的影响及机制。方法　利用β-甘油磷酸钠联合丙酮酸钠制备钙化血管平滑肌细胞模型,予不同浓度（10、50、100　μmol/L）吡格咧酮干预。用Von　Kossa　染色、茜素红S染色测定钙含量以及碱性磷酸酶（ALP）活性观察细胞钙化程度。采用流式细胞术及Tunel法检测细胞凋亡率,实时荧光定量PCR及Western　Blot检测各组细胞GRP78、Caspase-12和Runx2的mRNA及蛋白表达。结果　钙化组其钙含量、ALP活性较对照组细胞增多（P<0.05）,而不同浓度吡格列酮呈剂量依赖性地减轻钙化大鼠血管平滑肌细胞的钙含量和ALP活性（P<0.05）;钙化组其细胞凋亡率较对照组明显升高,而不同浓度吡格列酮呈剂量依赖性地减轻钙化大鼠血管平滑肌细胞凋亡率（P<0.05）;钙化组GRP78、Caspase-12和Runx2　的mRNA及蛋白表达明显升高,而不同浓度吡格列酮呈剂量依赖性地下调钙化大鼠血管平滑肌细胞GRP78、Caspase-12和Runx2的mRNA及蛋白表达（P<0.05）。结论　吡咯列酮通过内质网应激致凋亡途径作用可减轻β-磷酸甘油诱导的血管平滑肌细胞钙化,其作用可能与GRP78、Caspase-12及Runx2表达下调有关。     

慢性间歇性低压低氧抑制内质网应激改善大鼠血管钙化

目的证实慢性间歇性低压低氧(CIHH)通过抑制内质网应激(ERS)改善大鼠血管钙化。方法使用维生素D3肌注和尼古丁灌胃(VDN)制备的大鼠在体血管钙化模型,检测主动脉组织Ca2+含量和碱性磷酸酶(ALP)活性以及血浆ALP活性,Western blot检测相关蛋白的表达水平。结果与对照组大鼠相比,VDN大鼠主动脉组织Ca2+含量和ALP活性以及血浆ALP活性均显著升高(P0.05),同时主动脉组织平滑肌细胞收缩表型标志蛋白calponin和SM22α的表达水平显著下调(P0.05),成骨样细胞表型标志蛋白骨形态发生蛋白2(BMP2)和RUNX2的表达水平显著上调(P0.05)。而CIHH能够显著改善VDN大鼠的上述改变。此外,VDN大鼠主动脉组织ERS标志蛋白葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、CHOP(C/EBP homologous protein)和active-caspase12的表达水平较对照组大鼠显著升高(P0.05),而CIHH能够显著抑制上述蛋白表达水平的升高(P0.05)。结论 CIHH可能通过抑制ERS,发挥改善血管钙化和平滑肌细胞表型转化的作用。     

同型半胱氨酸通过内质网应激反应促进大鼠血管平滑肌细胞钙化

目的研究同型半胱氨酸(Hcy)对大鼠血管平滑肌细胞(VSMC)钙化的影响及其可能的机制。方法Hcy、内质网应激抑制剂4苯基丁酸(PBA)和牛磺酸(TAU)处理VSMC,茜素红染色、钙含量和碱性磷酸酶(ALP)活性测定确定细胞钙化;Western Blot检测其内质网应激相关蛋白表达。结果不同浓度的Hcy(50、100、200和400μmol/L)促进VSMC钙化,与钙化组相比,VSMC钙含量分别增加了2.5倍、4.17倍、5.83倍和8.33倍(均P0.05),ALP活性分别增加了1.56倍、2.18倍、2.56倍和3.13倍(均P0.05)。Hcy可以促进内质网应激相关蛋白表达增加,与钙化组相比,给予Hcy后,p-PERK、p-IRE1和ATF6分别升高了37.8%、27.5%和26%(均P0.05)。给予PBA和TAU后,Hcy所诱导的内质网应激相关蛋白表达增加被抑制,与钙化+Hcy组相比,p-PERK降低64%和76%(均P0.01)、p-IRE1降低65%和41.1%(均P0.01)、ATF6降低50%和47%(均P0.01)、CHOP降低47.4%和39.5%(均P0.01)、PERK降低58.6%和69%(均P0.01)、GRP78降低79.5%和72.7%(均P0.01)。应用内质网应激抑制剂PBA和TAU可抑制Hcy诱导的VSMC钙化,茜素红染色发现钙化结节减少、ALP活性和钙含量降低;PBA和TAU还可抑制Hcy刺激的VSMC由收缩表型向成骨样细胞表型转变,与钙化+Hcy组相比,PBA和TAU处理组SMα-actin分别升高了2.9倍和3.1倍(均P0.01)、SM22α分别升高了1.8倍和2.3倍(均P0.01)、OPN分别降低了2.73倍和4.2倍(均P0.01)。结论 Hcy通过激活VSMC内质网应激反应促进VSMC钙化。     

内质网应激调节细胞自噬及其干预动脉粥样硬化的信号通路研究进展

综述内质网应激与细胞自噬之间的关系,以及通过其对细胞自噬的调节机制来探讨其在动脉粥样硬化进程中的作用机制,以期为动脉粥样硬化的预防、诊断和治疗提供新思路。     

血管紧张素Ⅱ诱发自噬对血管平滑肌细胞表型转换的调控作用

目的观察血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)对小鼠主动脉血管平滑肌细胞(VSMC)自噬的影响以及自噬对细胞表型转换的调控作用。方法原代培养小鼠VSMC,用10~(-6)mol/L AngⅡ作用VSMC不同时间,采用Western blot检测微管相关蛋白轻链-3-Ⅱ(LC3-Ⅱ)的表达以观察AngⅡ对VSMC自噬的影响,透射电镜观察对照组及AngⅡ组的自噬小体。用Western blot检测自噬抑制剂3-MA和Baf-A1干预后对AngⅡ诱导自噬及细胞表型转换的影响。使用siRNA抑制自噬相关基因Atg7的表达,qRT-PCR检测转染后Atg7的表达变化,Western blot检测转染siRNA Atg7后对LC3-Ⅱ及细胞表型蛋白标志物的影响。结果 AngⅡ以时间依赖方式促进LC3-Ⅱ表达,自噬抑制剂3-MA抑制AngⅡ促LC3-Ⅱ的表达作用,而Baf-A1则增强AngⅡ促LC3-Ⅱ的表达作用,两种自噬抑制剂均可抑制AngⅡ促VSMC表型转换作用。转染siRNA Atg7后显著抑制AngⅡ促LC3-Ⅱ的表达作用,并可抑制AngⅡ促细胞表型转换作用。结论 AngⅡ促进VSMC从收缩表型转化为合成表型可能是自噬依赖性的,抑制自噬可以抑制AngⅡ诱导的VSMC表型转换。     

内质网应激在成纤维细胞生长因子21抑制大鼠血管钙化过程中的作用

目的研究内质网应激(ERS)在成纤维细胞生长因子21(FGF21)抑制大鼠血管钙化过程中的作用。方法成年雄性SD大鼠随机分为对照组、模型组、FGF21组、FGF21+衣霉素(TM)组,后3组采用维生素D3联合尼古丁的方式建立血管钙化模型,FGF21组给予1 mg/(kg·d)的FGF21腹腔注射,FGF21+TM组给予1 mg/(kg·d)的FGF21腹腔注射及4.5 mg/(kg·w)的TM腹腔注射,连续28天。比较各组大鼠胸主动脉茜素红染色、钙含量、碱性磷酸酶(ALP)活性、TUNEL染色、成骨标志基因及ERS基因表达水平的差异。结果 FGF21组大鼠胸主动脉的茜素红染色明显减弱,胸主动脉中钙含量、ALP活性、TUNEL染色阳性率及Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨形态发生蛋白2(BMP2)、BMP4、骨保护素(OPG)、葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶12(Caspase-12)的蛋白表达水平均明显低于模型组(P0.05)。FGF21+TM组大鼠胸主动脉的TUNEL染色阳性率及RUNX2、BMP2、BMP4、OPG、GRP78、CHOP、Caspase-12的蛋白表达水平均明显高于FGF21组(P0.05)。结论 FGF21对维生素D3和尼古丁诱导的血管钙化具有抑制作用,阻断ERS所介导的细胞凋亡及成骨分化可能是其抑制血管钙化的分子机制。     

Melatonin and endoplasmic reticulum stress: relation to autophagy and apoptosis

Endoplasmic reticulum (ER) is a dynamic organelle that participates in a number of cellular functions by controlling lipid metabolism, calcium stores, and proteostasis. Under stressful situations, the ER environment is compromised, and protein maturation is impaired; this causes misfolded proteins to accumulate and a characteristic stress response named unfolded protein response (UPR). UPR protects cells from stress and contributes to cellular homeostasis re‐establishment; however, during prolonged ER stress, UPR activation promotes cell death. ER stressors can modulate autophagy which in turn, depending of the situation, induces cell survival or death. Interactions of different autophagy‐ and apoptosis‐related proteins and also common signaling pathways have been found, suggesting an interplay between these cellular processes, although their dynamic features are still unknown. A number of pathologies including metabolic, neurodegenerative and cardiovascular diseases, cancer, inflammation, and viral infections are associated with ER stress, leading to a growing interest in targeting components of the UPR as a therapeutic strategy. Melatonin has a variety of antioxidant, anti‐inflammatory, and antitumor effects. As such, it modulates apoptosis and autophagy in cancer cells, neurodegeneration and the development of liver diseases as well as other pathologies. Here, we review the effects of melatonin on the main ER stress mechanisms, focusing on its ability to regulate the autophagic and apoptotic processes. As the number of studies that have analyzed ER stress modulation by this indole remains limited, further research is necessary for a better understanding of the crosstalk between ER stress, autophagy, and apoptosis and to clearly delineate the mechanisms by which melatonin modulates these responses.     

Melatonin reduces endoplasmic reticulum stress and autophagy in liver of leptin‐deficient mice

The sedentary lifestyle of modern society along with the high intake of energetic food has made obesity a current worldwide health problem. Despite great efforts to study the obesity and its related diseases, the mechanisms underlying the development of these diseases are not well understood. Therefore, identifying novel strategies to slow the progression of these diseases is urgently needed. Experimental observations indicate that melatonin has an important role in energy metabolism and cell signalling; thus, the use of this molecule may counteract the pathologies of obesity. In this study, wild‐type and obese (ob/ob) mice received daily intraperitoneal injections of melatonin at a dose of 500 μg/kg body weight for 4 weeks, and the livers of these mice were used to evaluate the oxidative stress status, proteolytic (autophagy and proteasome) activity, unfolded protein response, inflammation and insulin signalling. Our results show, for the first time, that melatonin could significantly reduce endoplasmic reticulum stress in leptin‐deficient obese animals and ameliorate several symptoms that characterize this disease. Our study supports the potential of melatonin as a therapeutic treatment for the most common type of obesity and its liver‐associated disorders.     

血管钙化的表观遗传调控

血管钙化是慢性肾病、糖尿病、高血压和动脉粥样硬化等疾病共同存在的血管病变,其是上述疾病患者心血管事件显著上升的重要危险因素。目前尚无有效药物可以预防或者逆转血管钙化。既往研究表明,血管钙化是一个主动的、可调控的、细胞介导的病理过程,高度类似于骨发生和骨代谢。血管平滑肌细胞向成骨样细胞转分化是血管钙化发生的关键机制。目前的研究表明,多种表观遗传调控途径参与血管钙化的病理进程。本文主要从DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA这三个层面综述血管钙化的表观遗传调控机制。靶向表观遗传调控因子有望为防治血管钙化提供新的策略。     

血管平滑肌细胞表型的成骨转换与血管钙化

血管钙化是血管壁中钙盐沉积的过程,导致血管硬化和失去弹性。它通常发生在中老年人,尤其是患有动脉粥样硬化、高血压、糖尿病和慢性肾脏疾病等疾病患者。血管钙化是一个主动的过程,其中平滑肌细胞的成骨转换是重要事件之一。这些细胞在钙化过程中释放钙离子,导致钙盐的沉积,形成钙化斑块。血管钙化受多种因素调节,包括高磷、高钙水平及氧化应激、机械应力等。此外,中医药研究在减轻血管钙化方面显示出潜力,例如灵芝孢子粉和其衍生物,三七、黄芩素、根皮素、雷公藤甲素等。这些研究为进一步理解和干预血管钙化提供了重要的证据,并揭示了一些潜在的抑制因子,可以作为未来治疗血管钙化的研究方向。     

内质网应激参与调节心肌缺血/再灌注损伤研究的新进展

对急性心肌梗死(AMI)患者进行再灌注治疗的同时也会带来新的损伤,被称为缺血再灌注损伤(IRI)。IRI的发生机制复杂,目前针对IRI仍没有有效的治疗方法。最近研究表明内质网应激(ERS)在IRI中发挥重要的作用,ERS有望成为减轻IRI的新靶点。了解ERS在IRI中的发生发展机制以及其与心肌细胞死亡的关系对于改善AMI患者的预后有重要的意义。     

内质网应激与酒精性心肌病的关系研究进展

近年来,随着酒精性饮品的摄入增加,酒精性心肌病(ACM)的发病率和死亡率也增加。研究发现ACM发病涉及多层次和水平的调控。而且,细胞信号调控的关键场所内质网应激(ERS)在ACM中的作用受到重视。因此,本文对ACM的概述、发病机制以及ERS在酒精所致心肌损伤中的作用进行简要综述。     

Trehalose activates autophagy and decreases proteasome inhibitor‐induced endoplasmic reticulum stress and oxidative stress‐mediated cytotoxicity in hepatocytes

Aim

Endoplasmic reticulum stress is associated with the pathophysiology of various liver diseases. Endoplasmic reticulum stress mediates the accumulation of abnormal proteins and leads to oxidative stress, cytoplasmic inclusion body formation, and apoptosis in hepatocytes. Autophagy is a bulk degradation pathway for long‐lived cytoplasmic proteins or damaged organelles and is also a major degradation pathway for many aggregate‐prone and disease‐causing proteins. We previously reported that rapamycin, a mammalian target of rapamycin inhibitor, activated autophagy and decreased proteasome inhibitor‐mediated ubiquitinated protein accumulation, cytoplasmic inclusion body formation, and apoptosis in hepatocytes. Trehalose is a non‐reducing disaccharide that has been shown to activate autophagy. It has been reported to decrease aggregate‐prone proteins and ameliorate cytotoxicity in neurodegenerative disease models. However, the effects of trehalose in hepatocytes are unclear.

Methods

We show here that trehalose activated autophagy and reduced endoplasmic reticulum stress, cytoplasmic inclusion body formation, and apoptosis in proteasome inhibitor‐treated liver‐derived cultured cells.

Conclusion

To our knowledge, this is the first report showing that trehalose activates autophagy and has cytoprotective effects in hepatocytes. Our findings suggest that trehalose can become a therapeutic agent for endoplasmic reticulum stress‐related liver diseases.