内质网应激和血管损伤性疾病

内质网是动态的膜性细胞器,参与蛋白质的折叠、钙离子稳态的维持和脂质的生物合成.各种干扰内质网功能的病理生理学因素,均可破坏内质网的稳态而触发内质网应激.适当的内质网应激通过激活来折叠蛋白反应促进内质网稳态的恢复,但过度内质网应激则触发内质网相关凋亡途径,参与多种疾病的发生发展.近年研究发现,内质网应激参与动脉粥样硬化、高血压、血管钙化和冠状动脉成形术后再狭窄等多种血管损伤性疾病的病生理过程.本文就内质网应激在血管损伤性疾病发病机制中的研究进展作简要综述.     

血管平滑肌细胞在血管钙化中的调控机制研究进展

血管钙化普遍存在于衰老、动脉粥样硬化、慢性肾脏病、糖尿病等病理过程中,是全因死亡和心血管事件的危险因素。近期研究表明,血管钙化是一个主动的高度调控的过程。血管平滑肌细胞(VSMCs)向成骨细胞表型分化和分泌细胞外囊泡作为磷酸钙沉积位点在血管钙化中起着至关重要的作用。表观遗传、氧化应激和内质网应激、炎症、细胞衰老、自噬、钙化抑制剂、钙磷代谢等一系列因素调控VSMCs的钙化。本文主要综述了VSMCs在血管钙化中的调控机制。     

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。     

关注血管钙化的基础和临床研究

血管钙化是指羟磷灰石矿物质沉积于血管系统的病理过程,临床多见于动脉粥样硬化的斑块、糖尿病、衰老及慢性肾功能衰竭、尿毒症的血管及心脏瓣膜,目前尚缺乏有效的治疗方法。多种机制参与了血管钙化的发生,包括成骨细胞和破骨细胞的标志分子、血管钙化抑制因子、基质囊泡、微核糖核苷酸、钙磷稳态失衡以及血管旁/自分泌活性因子的功能紊乱、氧化应激、内质网应激以及自噬等均参与血管钙化的发生发展。关注和加强血管钙化的基础研究,促进血管钙化的临床转化研究对于揭示血管钙化的发病机制和血管钙化相关疾病的防治具有重要意义。     

关注血管钙化的起源、演进与转归研究

血管钙化是动脉壁间叶细胞尤其是平滑肌细胞在各种病理因素作用下转分化为成骨成软骨细胞表型,介导钙盐异常沉积在血管壁的过程,包括内膜钙化、中膜钙化及瓣膜钙化等多种病理类型。随着我国老龄化趋势的不断加剧,尤其是糖尿病、动脉粥样硬化及慢性肾脏病等的患病率持续走高,由其衍生的血管钙化正在逐渐演变为影响我国人民健康的一个关键疾病谱。为此,本文从血管钙化的起源、演进及转归,尤其是转归过程中的骨与血管、主动与被动、内膜钙化与中膜钙化、微钙化与大钙化以及自噬、内质网应激和非编码RNA等争议和热点问题入手,进行了系统阐述,希冀通过本文和专栏内多位专家以及一直奋战在钙化领域内广大同道的共同努力,一起推动血管钙化基础与临床研究的前行。     

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。     

失重对血管内皮细胞的影响及其机制研究进展

失重可以导致血管内皮细胞的结构和功能发生变化,自噬和内质网应激都是细胞为维持自身稳态和应对环境变化而产生的应激性反应,研究表明,模拟失重可以使血管内皮细胞增殖水平提高,细胞凋亡受到抑制,细胞迁移能力增强,这些生理变化都伴随着血管内皮细胞自噬活性的增强,失重导致的内质网应激发生时细胞的凋亡增加,提示自噬和内质网应激可能在失重致血管内皮细胞功能变化中起调节作用。本文综述了自噬和内质网应激在失重致血管内皮细胞功能改变中的作用。     

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。     

microRNA调节血管钙化

在冠状动脉疾病的患者中血管钙化是非常普遍的,血管钙化与主要不良心血管事件发生有关,可增加心血管死亡风险。血管钙化的发病机制复杂,目前公认的是类似于骨骼的形成。血管平滑肌细胞(SMC)转分化为成骨样细胞、钙磷平衡的失调、破骨细胞活性和矿物质吸收能力的降低,在血管钙化过程中都扮演着不可或缺的角色。最近的研究发现,microRNA(miRNA)作为一个血管钙化的重要调控物,是通过引起SMC复杂的基因重组和其他相关细胞的功能反应而参与这个过程的。本文将详细介绍miRNA在血管钙化中的调节作用。     

内质网应激与自噬的交互作用对血管钙化的影响

目的证实内质网应激(ERS)和自噬的交互作用对血管钙化(VC)的影响。方法维生素D3肌注和尼古丁灌胃制备大鼠在体血管钙化模型,取主动脉行茜素红染色和钙含量检测,Western blot检测相关蛋白的表达水平。结果与对照组相比,钙化组大鼠主动脉管壁钙沉积显著增加,血管平滑肌细胞(VSMC)收缩表型标志蛋白SM-22α和Calponin表达显著降低,而成骨细胞样表型标志蛋白骨形态发生蛋白2(BMP-2)和Runt相关转录因子2(RUNX2)表达显著升高,ERS标志蛋白葡萄糖调节蛋白(GRP78)和C/EBP同源蛋白(CHOP)以及自噬标志蛋白轻链3(LC3Ⅱ)和Beclin-1表达显著升高。钙化大鼠应用ERS激动剂衣霉素[10μg/(kg·d)]可进一步增加血管壁钙沉积及BMP-2和RUNX2表达水平,而SM-22α和Calponin表达进一步减少,GRP78和CHOP以及LC3Ⅱ和Beclin-1表达水平进一步增加。钙化大鼠应用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤[10 mg/(kg·d)]可降低LC3Ⅱ和Beclin-1水平,同时GRP78和CHOP表达升高,增加血管壁钙沉积及BMP-2和RUNX2表达水平,降低SM-22α和Calponin表达。结论内质网应激与自噬的交互作用影响血管钙化的发展。     

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。     

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...     

高血压大鼠血管平滑肌细胞GRP78和caspase-12表达的变化及依那普利的干预作用

目的:观察高血压大鼠动脉血管平滑肌细胞（VSMCs）内质网应激（ERS）相关因子葡萄糖调节蛋白78（GRP78）和半胱氨酸门冬氨酸特异性蛋白酶12（caspase-12）表达的变化,并探讨高血压时VSMCs中ERS的分子机制,以及依那普利（enalapril,Ena）对血管重构的影响。方法: 将40只健康雄性SD大鼠随机分为4组,即假手术（sham）组、sham+Ena组,腹主动脉缩窄术（AAB）组及AAB＋Ena组,每组10只。4周后,通过颈动脉插管法测定大鼠血压和利用图像分析系统测量大鼠主动脉中层的厚度,并通过免疫组化染色法检测GRP78和caspase-12的表达。结果: ①AAB组大鼠的平均动脉压（MAP）显著高于sham组、sham+Ena组和AAB＋Ena组（P<0.05）。②AAB组大鼠血管平滑肌中层厚度显著大于sham组、sham+Ena组和AAB＋Ena组（P<0.05）。③AAB组大鼠GRP78和caspase-12的表达量明显高于sham组、sham+Ena组和AAB＋Ena组大鼠。结论: AAB所致的高血压可触发动脉血管平滑肌细胞过长过强的ERS 。Ena可能通过下调ERS的水平,逆转高血压所致VSMCs损伤的作用,对VSMCs具有保护作用。其作用机制可能与其降低caspase-12介导的ERS反应有关     

高血压大鼠动脉血管平滑肌细胞中GRP78和CHOP表达的变化及对血管重构的影响

目的: 观察高血压大鼠动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)内质网应激(ERS)相关因子葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和C/EBP同源蛋白(CHOP)的表达、细胞凋亡率和血管中层厚度的变化,探讨ERS对高血压血管重构的影响。方法: 将48只成年雄性SD大鼠随机等分为假手术对照组(对照组)和手术模型组,根据术后结束实验时间的不同,每组又分为3 d、7 d、14 d和28 d 4个亚组,每个亚组6只(n=6)。对大鼠测量血压后,应用免疫组化染色法检测主动脉VSMCs中GRP78和CHOP的表达。采用缺口末端标记法（TUNEL）检测细胞的凋亡;利用图像分析软件测量血管中层的厚度。结果: ①模型组3 d、7 d、14 d和28 d亚组的平均动脉压(MAP),分别为(141.90±9.01)、(150.42±6.29)、(158.00±8.54)和(174.00±8.25) mmHg,均分别高于相应的对照组［(115.06±8.85)、(123.85±9.85)、(118.48±7.60)和(120.08±8.85) mmHg,P<0.05］,且随着时间的延长,血压值逐渐升高。②除模型组3 d亚组外,模型组7 d、14 d和28 d亚组GRP78的表达（A值分别为0.60±0.04、0.85±0.06和0.55±0.06）,均显著高于相应的对照组（A值分别为0.47±0.01、0.47±0.03和0.47±0.02,P<0.01）,于术后14 d达到最高值。③模型组14 d、28 d亚组CHOP的表达（A值分别为0.48±0.04和0.57±0.05）显著高于相应的对照组（A值分别为0.40±0.02和0.40±0.01,P<0.01）,于术后28 d达到最高值;模型组3 d和7 d亚组（A值分别为0.41±0.05和0.41±0.04）与相应的对照组（A值分别为0.39±0.03和0.39±0.03）比较无明显差异。④模型组3 d、7 d、14 d和28 d亚组VSMCs的凋亡率分别为(18.20±0.03)%、(12.00±0.03)%、(6.60±0.02)%和(2.30±0.02)%,与相应的对照组［分别为(21.40±0.04)%、(20.90±0.04)%、(20.50±0.04)%和(21.30±0.04)%］比较有非常显著性差异（P<0.01）。⑤模型组除3 d和7 d亚组血管中层的厚度与相应的对照组比较无明显差异外,模型组14 d和28 d亚组血管中层的厚度［分别为(100.32±2.92) μm和(107.52±5.42) μm］与相应对照组血管中层的厚度［分别为(93.43±2.73) μm和(92.92±3.17) μm］比较有非常显著性差异（P<0.01）。模型组除3 d与7 d亚组中膜的厚度比较无差异外,其余两亚组间中膜的厚度比较有非常显著性差异（P<0.01）。结论: 在高血压发生早期,VSMCs中ERS反应的启动,可导致GRP78及CHOP的表达呈不对称增加,引起细胞凋亡率下降,这可能是血管重构发生的原因之一。     

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。     

microRNA调节血管钙化的研究进展

血管钙化与心血管疾病死亡风险的增加有着密切联系,然而在患有冠状动脉疾病(CAD)的患者中血管钙化却非常普遍。血管钙化的发病机制类似于骨发育和软骨形成的过程。血管平滑肌细胞转分化为成骨样细胞、钙磷调节失衡、破骨细胞活性和矿物质吸收能力的降低,在促进血管钙化过程中有着重要的作用。目前发现微小RNA(microRNA)通过引导血管平滑肌细胞进行复杂遗传基因重编码以及与血管钙化相关的其他细胞功能反应参与血管钙化的过程。文章将详细介绍关于microRNA介导血管钙化的重要调节作用。