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【盘点】近期血管疾病重要基础研究精华一览

2017-4-10 作者:MedSci   来源:MedSci原创 我要评论0
Tags: 血管疾病  基础研究  

心脑血管疾病是心脏血管和脑血管疾病的统称,泛指由于高脂血症、血液黏稠、动脉粥样硬化、高血压等所导致的心脏、大脑及全身组织发生的缺血性或出血性疾病。心脑血管疾病是一种严重威胁人类,特别是50岁以上中老年人健康的常见病,具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点,即使应用目前最先进、完善的治疗手段,仍可有50%以上的脑血管意外幸存者生活不能完全自理,全世界每年死于心脑血管疾病的人数高达1500万人,居各种死因首位。小编整理的近期关于心血管疾病的最新进展,与大家一起分享!

1.J Clin Invest.:细胞外基质蛋白质组学可识别症状性颈动脉斑块的分子特征

临床事件发生之前识别出患有高风险动脉粥样硬化斑块的患者仍然具有挑战。最近的研究结果提出了"易损斑块"的组织学和成像定义,可改进预测症状发作的方法。

本研究选取6位有症状与6名无症状患者的人颈动脉内膜剥离标本中的血管细胞外基质和相关分子进行蛋白质组学比较,以鉴定高风险动脉粥样硬化斑块的蛋白质特征。将蛋白质组学数据与121例颈动脉内膜切除术的基因表达谱相结合,并分析脂质超载的人血管平滑肌细胞的蛋白质分泌。最后,在这两个基于社区的研究中进行候选生物标志物的流行病学验证。

使用蛋白质组学和其他两种方法中的至少一种鉴定有症状患者斑块的分子特征,包括基质金属蛋白酶9,壳多糖酶3样-1,S100钙结合蛋白A8(S100A8),S100A9,组织蛋白酶B,纤连蛋白和半乳凝素-3结合蛋白。Bruneck研究中的685名受试者中检测的候选生物标志物与10年随访期间进展为晚期动脉粥样硬化和心血管疾病相关。4个生物标志物特征(基质金属蛋白酶9,S100A8 / S100A9,组织蛋白酶D和半乳凝素-3结合蛋白)提高了风险预测,并在独立队列SAPHIR研究中被成功重复。

本研究鉴定出来的4个生物标志物可以提高心血管疾病的风险预测和诊断。此外,本研究突出了基于组织的蛋白质组学发现生物标志物的的优势。

2.Circulation.:长非编码RNA MANTIS促进内皮血管生成功能

内皮细胞的血管生成功能受到许多机制的调节,但是长非编码RNA(lncRNA)对其的影响尚未被研究。近期德国学者发表研究文章于著名血管杂志Circulation,以发现新型的功能重要的内皮细胞lncRNA。

通过表观遗传学控制的内皮lncRNAs检索发现lncRNA n342419,这里称为MANTIS,作为最强的调节lncRNA。由组蛋白去甲基化酶JARID1B控制,MANTIS在特发性肺动脉高压患者和野百合碱处理的大鼠中表达下调,但是在动脉粥样硬化饮食的猕猴属颈动脉以及从人胶质母细胞瘤患者中分离的内皮细胞中表达上调。使用siRNA或GapmeR的CRISPR / Cas9介导MANTIS的缺失或沉默可抑制剪应力损伤时的内皮细胞血管萌出和排列。机制方面,核定位发现MANTIS lncRNA与SWG / SNF染色质重塑复合物的催化亚基BRG1相互作用。这种相互作用是通过保持BRG1的ATP酶功能活性的核小体重塑所必需的。因此,关键性内皮基因SOX18,SMAD6和COUP-TFII等的转录是通过有效的RNA聚合酶II的机械性结合来调节的。MANTIS是一种差异性调控的新型lncRNA,具有促进内皮血管生成的功能。

3.Nature子刊:血管内皮细胞分泌机制新发现

来自北京大学分子医学研究所罗金才课题组在血管内皮细胞分泌的调控机制研究中取得重要进展。相关研究成果以"Zyxin regulates endothelial von Willebrand factor secretion by reorganizing actin filaments around exocytic granules"(Zyxin通过重构包绕分泌囊泡的微丝网络调控血管内皮细胞分泌血管性血友病因子)为题于2017年1月17日在线发表在Nature Communications上。
 
北京大学分子医学研究所罗金才教授及中国科学院生物物理研究所李栋研究员为文章的共同通讯作者,韩晓帆博士和李品博士为共同第一作者。  内皮细胞位于血管壁的最内层,介于管壁与血液之间。基于这种独特的位置,内皮细胞在响应外界刺激、维持循环系统稳态中起重要作用,其中分泌功能是内皮细胞应对刺激的一种重要手段。Weibel palade小体(WP小体)是血管内皮细胞特有的分泌囊泡,储存有多种凝血和炎症相关因子,如von Willebrand因子(vWF)等。揭示内皮细胞分泌的分子调控机制,对防治出血、炎症等相关疾病具有重要意义。  罗金才课题组最新研究发现细胞黏附斑分子Zyxin是一个全新的WP小体分泌调控分子,下调人原代血管内皮细胞的Zyxin基因能显着抑制cAMP激动剂引起的vWF分泌;且Zyxin基因敲除小鼠呈现出血时间延长、血栓形成减慢等表型,揭示Zyxin介导的内皮细胞分泌功能对血管损伤修复和血栓形成起到不可或缺的作用。进一步采用活细胞超高分辨率成像系统显示,Zyxin及其结合蛋白α-actinin对细胞膜下囊泡周围的微丝分子网络进行重构,通过形成环状"脚手架"结构来精确调控囊泡的分泌。  这一研究不仅发现了调节内皮细胞分泌的新型分子Zyxin,提供了治疗出血及血栓性疾病的潜在靶标,而且首次在活细胞中观察到膜下微丝分子网络与囊泡的相互作用,提出了具有广泛意义的骨架调节囊泡分泌新模型,为今后研究囊泡和骨架的作用及机制提供了新思路。

4. Circ Res:平滑肌细胞Nampt调节胸主动脉瘤

随着时间的推移胸主动脉壁退化并成灾难性的后果。血管平滑肌细胞(SMCs)可抵抗和修复动脉损伤,但随着年龄和压力此能力下降。最近,通过烟酰胺磷酸核糖转移酶(Nampt)产生的细胞NAD +已经成为细胞活力的介质。然而,Nampt在主动脉SMC中的作用仍是未知的。

近日一篇名为《平滑肌细胞中烟酰胺磷脂酰基转移酶维持基因组完整,抵御动脉中膜退化并在人胸主动脉瘤中表达下调》发表于著名血管杂志Circ Res。研究为确定主动脉中膜中是否存在Nampt-NAD +控制系统,且其为血管健康所必需的。研究结果为胸主动脉疾病的进一步探索提供新思路。

对扩张性主动脉疾病患者的升主动脉做免疫染色发现SMC NAMPT含量与主动脉直径呈反比。为了确定SMC中Nampt-NAD +控制系统是否影响主动脉的完整性,我们构建平滑肌细胞特异性Nampt敲除小鼠。 SMC-Nampt敲除小鼠可存活但存在主动脉轻度扩张,其中膜NAD +降低43%。给予血管紧张素II处理导致其主动脉内膜出血破裂。SMCs没有凋亡,但存在SA-β-半乳糖苷酶活性和p16上调,提示SMCs发生早衰。此外,有证据表明存在氧化DNA斑块,双链DNA断裂和对单链断裂的显着趋势。这些与抑制的聚(ADP-核糖)聚合酶-1活性相关,并且在用烟酰胺核苷重新给予NAD +时逆转。值得注意的是,我们发现人类升主动脉SMC中DNA链断裂与其特异性低富集NAMPT相关。 NAMPT启动子分析显示扩张的人胸主动脉和从这些组织提取培养的SMC中CpG高甲基化,其与NAMPT表达成反比。主动脉中膜依赖于内在的NAD +系统防止DNA损伤和SMC过早衰老,这些机制与人体胸部血管病变相关。

5. Circ Res:20-HETE影响血管功能、触发高血压

20-羟基二十碳四烯酸(20-HETE)是细胞色素P450类花生酸之一,是一种有效的血管活性脂质,其血管作用包括促进平滑肌细胞收缩,迁移和增殖,并与内皮细胞功能障碍和炎症相关。实验动物和人体中20-HETE水平升高与高血压,中风,心肌梗死和血管疾病等相关。

近来来自纽约医科大学的学者发表研究型文章《20-羟基二十碳四烯酸信号通过G蛋白偶联受体GPR75(Gq)影响血管功能、触发高血压》于著名血管杂志Circ Res.。研究结果为高血压等血管疾病的进一步探索提供了新思路。

迄今为止,20-HETE的受体/结合位点在特异性激动剂和拮抗剂中得到应用。本研究是为了鉴定20-HETE结合的受体,通过该受体激活级联信号信号通路,最终导致体外、体内多种后果。

使用交联类似物,点击化学,结合实验和功能测定,我们确定了孤儿G蛋白偶联受体(GPCR)GPR75为20-HETE的特异性靶标。在培养的人内皮细胞中,20-HETE结合GPR75结合刺激Gαq/ 11蛋白解离、增加磷酸肌醇(IP-1)积累以及GPCR-激酶相互作用蛋白-1(GIT1)-GPR75的结合,进一步促进了c -Src介导的内皮内皮生长因子受体反式激活。这些导致下游信号通路及其诱导的血管紧张素转化酶(ACE)表达和内皮功能障碍。敲除GPR75或GIT1可阻止20-HETE介导的内皮生长因子受体磷酸化和ACE被诱导。在血管平滑肌细胞中,GPR75-20-HETE配对与Gαq/ 11和GIT1介导的蛋白激酶C刺激MaxiKβ磷酸化、激活GPR75、20-HETE介导血管收缩相关。在20-HETE依赖性高血压的小鼠模型中,敲除GPR75阻止血压升高和20-HETE介导的ACE表达、内皮功能障碍、平滑肌收缩和血管重构

发现20-HETE-GPR75为20-HETE介导的高血压和心血管疾病信号传导和病理生理学功能提供了分子基础。

6.ATVB:动脉粥样硬化疾病中LMOD1,SYNPO2,PDLIM7,PLN和SYNM的下调与平滑肌细胞的表型调节

目前我们已经了解很多动脉粥样硬化疾病加重的关键过程,但对于抑制疾病的途径知之甚少。近期英国学者发表在著名血管杂志Arterioscler Thromb Vasc Biol上探讨这一机制。

本研究作者应用系统生物学的方法检查抑制分子的特征,提出它们可以有助于斑块稳定性假说。

研究者将人类颈动脉斑块(n = 177)与健康动脉(n = 15)作微阵列分析发现,相比健康动脉组,颈动脉斑块组肌肉收缩、肌肉发育和肌动蛋白细胞骨架这几条信号通路下调最多。除了典型的平滑肌细胞标记物之外,这些途径中还包括以前与动脉粥样硬化无关的细胞骨架相关基因。SYNPO2,SYNM,LMOD1,PDLIM7和PLN基因的表达与斑块中典型的平滑肌细胞标记物和大鼠内膜增生呈正相关。免疫组化发现蛋白表达在正常血管的平滑肌细胞,在人斑块和内膜增生中缺如。大多数蛋白质定位于平滑肌细胞的细胞骨架,染色质免疫沉淀发现这一过程可被组蛋白的化学修饰活性增强剂H3K27ac调节。机制方面,血小板衍生生长因子β、干扰素γ、暴露于剪切流应力和氧化低密度脂蛋白超载均可抑制这些基因表达。PDLIM7,PLN和SYNPO2基因变异与没有心血管疾病症状的高风险受试者(n = 3378)的颈动脉内膜中层厚度的进展相关。通过eQTL分析,rs11746443也与斑块中的PDLIM7表达相关,体外沉默PDLIM7导致平滑肌细胞标记物表达下调、肌动蛋白细胞骨架被破坏、细胞迁移减少和增殖能力增加。

本研究确定一组反映血管疾病平滑肌细胞表型改变的基因,它们可能是平滑肌细胞去分化的早期敏感标志物。

7.PLoS One:血管平滑肌细胞分化标记基因表达中MRTF-A和Palladin的研究

血管平滑肌细胞(VSMC)在心血管疾病如动脉粥样硬化和再狭窄时从分化型转化为合成表型。之前的研究表明,转化生长因子-β(TGF-β)可通过来源于VSMC NADPH氧化酶4(Nox4)的活性氧(ROS)上调促分化基因平滑肌α-肌动蛋白(SMA)和钙结合蛋白Calponin(CNN)的表达来维持分化表型。

近期美国埃默里的学者研究这一相互作用关系对疾病的影响,发表于PLoS One。大学本项研究中,作者发现Nox4和一种已知的平滑肌细胞标记基因调节中重要的转录因子心肌素相关转录因子-A(MRTF-A)之间的关系。之前研究表明,MRTF-A与肌动蛋白结合蛋白Palladin相互作用,尽管这种相互作用如何影响MRTF-A功能尚不清楚,磷酸化MRTF-A对其活性的作用也不清楚。

Rho激酶(ROCK)介导的MRTF-A磷酸化是VSMC中调节SMA和CNN的关键事件,并且该磷酸化取决于Nox4介导的Palladin蛋白表达。Nox4 siRNA可抑制TGF-β诱导的palladin表达和MRTF-A磷酸化,表明该信号通路为氧化还原敏感性的。敲除Palladin也降低MRTF-A磷酸化。这些数据表明Nox4依赖Palladin蛋白表达,ROCK调节MRTF-A的磷酸化,而MRTF-A是调节SRF表达的关键因素。

8. ATVB:长非编码RNA MYOSLID在血管平滑肌分化中的作用

长非编码RNA(lncRNA)代表不同类型的具有不同细胞功能的非编码基因。我们以前报道了SENCR,一种似乎支持血管平滑肌细胞(VSMC)收缩表型的lncRNA。然而,由心肌素(MYOCD)/血清反应因子(VSMC分化的主开关)调节的VSMC特异性lncRNA仍是未知的。

来自中国农业科学院的学者探究了这一过程,发表题为《一种新型血清反应因子依赖型长非编码RNA MYOSLID扩增血管平滑肌分化程序》于著名血管杂志Arterioscler Thromb Vasc Biol。

为了确定具有VSMC分化功能的新型lncRNA,我们在过表达MYOCD的人冠状动脉SMC中进行RNA测序。MYOCD过表达改变了若干种新型lncRNA的表达,一个被命名为MYOSLID的lncRNA可被MYOCD激活并在VSMC中选择性表达。MYOSLID是MYOCD/血清反应因子和转化生长因子-β/SMAD途径的直接转录靶标。功能研究显示MYOSLID促进VSMC分化并抑制VSMC增殖。与健康静脉相比,MYOSLID在失败的人动静脉瘘标本中表达降低。虽然MYOSLID不影响转录因子(如血清反应因子和MYOCD)的基因表达,但敲除MYOSLID破坏了VSMCs肌动蛋白纤维形成,并阻断MYOCD相关转录因子A(MKL1)核移位。最后,MYOSLID缺失抑制了转化生长因子-β诱导的SMAD2磷酸化。

研究结果证明,MYOSLID是第一个人VSMC选择性的,血清反应因子/CArG依赖性的lncRNA,通过MKL1和转化生长因子-β/SMAD的前馈作用扩增VSMC分化程序的新型调节途径。

9.Sci Signal:TFEB抑制内皮细胞炎症并减轻动脉粥样硬化


转录因子EB(TFEB)是自噬和溶酶体发生的主要调节因子。近日美国密歇根大学学者发表文章于Sci Signal,以探讨TFEB在血管生物学和病理生理学中的功能,并证明TFEB在内皮细胞中抑制炎症和减轻动脉粥样硬化发展。

保护动脉粥样硬化的层流剪切应力可增加原代人内皮细胞中TFEB表达。此外,在这些细胞中,TFEB的过表达抗炎,而TFEB敲低则加剧了炎症。TFEB的抗炎作用至少部分是通过氧化应激性降低,因为TFEB在内皮细胞中过度表达降低了活性氧的浓度,增加了抗氧化基因HO1(其编码血红素加氧酶1)和SOD2的表达(其编码超氧化物歧化酶2)。而且内皮细胞特异性过表达的TFEB转基因小鼠表现出内皮细胞白细胞募集减少,并减少动脉粥样硬化发展。

研究结果表明TFEB是内皮细胞炎症的保护性转录因子和治疗动脉粥样硬化和相关心血管疾病的潜在靶标。

10.Int J Cardiol:MicroRNA-221海绵疗法可显着改善静脉移植物中血流动力学

新生内膜增生导致的静脉移植物衰竭是心血管手术中重要的且尚未解决的问题。之前研究报道MicroRNA-221(miR-221)在调节血管平滑肌细胞(VSMC)增殖和表型转化中起主要作用。近日来自上海交通大学的学者探索腺病毒介导的miR-221海绵基因疗法是否可以抑制静脉移植物中内膜增生。

编码miR-221海绵的腺病毒(Ad-miR-221-SP)用于体外抑制VSMC增殖和体内新生内膜形成。在用Ad-miR-221-SP,Ad-Control-SP(无miR-221反义结合位点)或Ad-GFP(对照)转染后,在VSMC和大鼠静脉移植中检测miRNA-221的表达。为了加速miR-221海绵转移入静脉移植物,使用20%泊洛沙姆F-127凝胶延长病毒接触时间,用0.25%胰蛋白酶增加病毒渗透。

miR-221海绵显着降低miR-221表达和VSMC增殖。与对照组相比,miR-221海绵治疗组移植物细胞增殖率明显降低(19.8%vs 43.6%,P = 0.0028)。 miR-221海绵基因疗法减少新内膜面积(210.75±24.13 vs 67.01±12.02,P <0.0001),新生内膜厚度(171.86±27.87 vs 64.13±16.23,P <0.0001)和新生内膜/中膜比(0.74±0.21 vs 1.95 ±0.25,P <0.0001)。 miR-21海绵治疗也改善了静脉移植物内血流动力学。研究确定p27(Kip1)是miR-221在静脉移植物中的潜在靶基因。

miR-221海绵疗法能显着降低miR-221的活性,抑制静脉移植物的新生内膜增生。给予外膜部位腺病毒介导的miRNA海绵局部处理可能是预防静脉移植物衰竭的潜在基因疗法。



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