脂联素诱导机械牵张介导的血管重塑衰减的分子机制

高血压本身就是一种疾病，也是其他心血管疾病发生的主要危险因素，如中风、肾脏疾病和心力衰竭。在高血压反应中，小阻力血管发生血管肥大和重塑：它们的血管壁变得更厚、更硬、弹性更小，增加了血管阻塞和破裂的风险，并可能导致器官损伤和衰竭。

高血压不仅与心血管结构和功能异常有关，而且与两种重要的脂肪因子—瘦素和脂联素(APN) 的循环水平失调有关。

瘦素是一种激素，其水平与肥胖、心肌梗塞和高血压直接相关。研究还表明瘦素直接参与促进高血压诱导的血管肥大。此外，瘦素诱导的血管重塑与血管壁中活性氧 (ROS) 的产生增加有关。高血压会增加 VSMCs 中 ROS 的产生，这部分是由瘦素介导的。反过来，ROS 可诱导 VSMCs 肥大。

相对于瘦素，APN 水平与肥胖、心肌梗死和高血压呈负相关。此外，补充APN 已被证明具有心脏保护作用。APN 与其受体结合会激活 5′-AMP-activated 蛋白激酶 (AMPK) 信号，该信号在葡萄糖利用、胰岛素敏感性和脂肪酸氧化中发挥作用。AMPK 的激活已被证明可以发挥保护作用，例如减弱 VSMC 肥大、改善内皮功能并降低激动剂引起的血压。

然而，关于VSMCs是否也产生瘦素和APN以及它们的表达是否受高血压影响的研究较少。

以此为起点，贝鲁特美国大学医学院解剖学系、卡塔尔大学医学院基础科学系等领域的专家团队进一步研究，于 Oxidative Medicine and Cellular Longevity 上发表了题为《Molecular Mechanisms of Adiponectin-Induced Attenuation of Mechanical Stretch-Mediated Vascular Remodeling》的研究论文。

该实验的目的是探讨高血压诱导的 VSMC 重塑的分子机制以及瘦素和 APN 在这一过程中的参与。此外，还研究了 APN 对高血压引起的血管重塑的潜在保护作用及其相关机制。

实验结果：

VSMCs 是否产生 APN 以及高血压是否失调了VSMCs中APN的潜在产生还没有完全阐明。为了研究这一点，大鼠门静脉（RPVs） 机械拉伸24 小时，未拉伸组作为对照，然后进行蛋白质印迹分析。结果所示，与对照组相比，机械拉伸 RPV 24小时显著降低了APN表达。

通过免疫荧光进一步检测 VSMCs 产生 APN 的能力和机械拉伸对 VSMCs 中 APN 表达的影响。与蛋白质印迹结果一致，与未拉伸的 RPVs 相比，机械拉伸的 RPVs 中的 APN 表达显着降低。

为了检测响应机械拉伸的细胞内 APN 水平的降低是否发生在转录水平，进行实时 PCR 分析以检测拉伸对 VSMCs 中 APN mRNA 表达的影响。RPVs 被机械拉伸 6、15 或 24 小时，并将它们的 APN mRNA 表达水平与未拉伸的RPVs 和新鲜 RPVs 进行比较。结果所示，与新鲜 RPVs 相比，机械拉伸 6 小时导致 APN mRNA 表达显著下降。与新鲜和未拉伸 24 小时的RPVs相比，拉伸 15 小时导致 APN mRNA 表达更明显和显著的下降，而机械拉伸 RPV 24 小时导致 APN mRNA 表达更加明显的下降。

机械拉伸下调 VSMCs 中 APN 的表达，但它是否影响其受体的表达仍不清楚。为了诱导其细胞内效应，APN 与其受体 AdipoR1、AdipoR2 和 T-cadherin 结合，采用实时 PCR 分析在拉伸 6、15 或 24 小时的 RPVs 中的 mRNA 表达水平。总的数据表明,机械拉伸会下调 APN 的表达，诱导 APN 受体表达的上调，可能是为了补偿降低的 APN 水平。

血浆瘦素/APN 比率正在成为代谢综合征和抗胰岛素性的标志物。为了研究机械拉伸对 VSMCs 中 APN/瘦素表达比率的影响，将 RPVs 拉伸 24 小时，然后进行蛋白质印迹分析，检测内源性 APN 和瘦素水平。结果显示机械拉伸 24 小时后 APN/leptin 的比率显著降低，说明高血压状态下，血浆中APN/leptin比值较低，在VSMCs中也是如此。

之前已经表明，机械拉伸和瘦素都会增加 VSMC 肥大。另一方面，据报道，APN 是一种心脏保护蛋白，可减轻压力超负荷引起的心肌肥厚并防止缺血再灌注后的心肌损伤。然而，尚不清楚APN是否对高血压引起的血管肥大发挥血管保护作用。实验结果表明，APN 通过对 VSMCs 产生抗肥大作用，在机械拉伸下对血管系统发挥保护作用。此外还表明肥大不是由于渗透作用，而是由于蛋白质合成。

AMPK 及其上游激酶 LKB1 在糖尿病中发挥细胞保护作用，并被二甲双胍等糖尿病治疗药物激活。此外，已显示 AMPK 激活可减弱 VSMC 的收缩性、降低血压并减少VSMC 肥厚。因此，实验研究了机械拉伸对 VSMCs 中 AMPK 和 LKB1 激活的影响，将RPVs 拉伸10分钟，然后进行蛋白质印迹分析。结果显示，APN 通过在机械拉伸下激活 LKB1-AMPK 信号通路对 VSMCs 发挥保护作用。值得注意的是，尽管在拉伸的RPVs 中APN显著增加了AMPK的磷酸化，但仍然显著低于未拉伸的RPVs，这表明可能是其他由机械拉伸激活的信号通路导致了AMPK的去磷酸化。

然后，实验还表明APN 对牵张诱导的 VSMC 重塑的保护作用是通过激活 eNOS 介导的。

机械拉伸导致 VSMC 肥大的机制之一是诱导 ERK1/2 磷酸化和随后的激活。因此，实验研究了APN是否通过影响ERK1/2信号通路而诱导机械拉伸的RPVs 的抗肥厚作用。结果表明，APN 对机械牵张诱导的 VSMC 肥大发挥抗肥大作用的机制之一是通过抑制 ERK1/2。

机械拉伸会增加 ROS，进而促进血管重塑并诱导肥大。为了研究 APN 对 VSMCs 中拉伸诱导的 ROS 产生的影响，将 RPVs 拉伸 1 小时并用 APN (10  μg/ml) 处理，并使用 DHE 检测 ROS。结果所示，用 APN (10 μ g/ml)处理的未拉伸 RPVs 在 ROS 产生方面没有表现出任何显著变化。1 小时后机械拉伸显著增加了 ROS 的产生，而用10 μg/ml APN处理拉伸的 RPVs 显著降低了 ROS 的产生，表明 APN 在机械拉伸过程中对 VSMCs 的抗肥大作用可能是通过减少ROS的产生介导的。

外源性瘦素激活促肥大转录因子 GATA-4 从细胞质到 RASMCs 细胞核的易位，表明瘦素诱导的 GATA-4 核易位可能是瘦素诱导 VSMC 肥大的重要机制。最后实验发现表明， APN 最有可能通过减弱 GATA-4 激活来抑制 VSMC 肥大。

实验结论：

该研究确定了涉及机械牵张诱导的血管重塑的分子机制以及 APN 和瘦素在该过程中的作用。它还提供了 APN 对高血压期间 VSMC 重构的重要保护作用的证据。APN 可减弱 VSMCs 的肥大、ERK1/2 磷酸化、ROS 产生和 GATA-4 核易位。它还增加了机械拉伸的 RPVs 中保护性酶 LKB1、AMPK 和 eNOS 的激活。

因此，补充 APN、上调其内源性产生或使用类似其作用的激动剂，为减轻高血压对血管的有害作用提供了一种有前景的潜在治疗策略。

参考文献：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.

原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/32566092/

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