血管平滑肌细胞自噬在高磷诱导血管钙化中的作用

Autophagy is a dynamic and highly regulated process of self-digestion responsible for cell survival and cell response to oxidative stress. Oxidative stress is increased in uremia and associated with vascular calcification. Together with our preliminary data showed that the formation of autophagosomes indicated by frequency of intracellular GFP-LC3 puncta, LC3II level in an in vitro calcification model (Pi induction) of vascular smooth muscle cells (VSMCs) and a dietary adenine-induced rat vascular calcification model of chronic renal failure, were increased, and Pi-induced autophagy was blocked by the superoxide dismutase mimic MnTMPyP and autophagy inbitors (3-MA and Atg5 siRNA). Thus, we want to study the role of autophagy in Pi-induced vascular calcification both in vitro and in vivo. The main aims of the project are to study the mechanisms for Pi-induced autophagy and the underlying mechanisms of autophagy in vascular calcification, which may provide the possibility for therapeutic agents influencing the autophagic response to treat hyperphosphatemia-related vascular calcification.

自噬是细胞存活过程中或者氧化应激时，细胞内高度调控的、动态的自我消化过程，参与调节细胞的生长和代谢，其功能失调与糖尿病及心血管疾病的发生相关。基础水平的细胞自噬可以促进成骨和骨质生长。我们前期工作也证明氧化应激是高磷诱导血管钙化的重要机制。结合本项目预实验结果，肾衰大鼠血管或者高磷处理血管平滑肌细胞（VSMC）可以诱导VSMC自噬增加，这一作用可被抗氧化剂和自噬抑制剂所阻断。因此本项目设想平滑肌细胞自噬可能参与晚期肾病伴高磷血症时血管钙化的发生发展。拟在高磷诱导的VSMC钙化模型和大鼠肾衰血管钙化模型中，探讨线粒体氧化应激在高磷诱导VSMC自噬中的作用；并采用细胞自噬抑制剂研究自噬在高磷诱导血管平滑肌凋亡、表型转化及最终钙化发生中的作用。从而阐明高磷诱导VSMC自噬的机制，以及自噬在高磷诱导平滑肌钙化中的作用机制。项目的研究结果对寻找肾衰血管钙化的防治策略具有一定理论意义和潜在的应用可能。

血管钙化（vascular calcification）是指钙磷复合物在血管壁的异位沉积，是患动脉粥样硬化、高血压、糖尿病血管病变、血管损伤和慢性肾病等疾病的病人中普遍存在的共同的临床病理表现。既往认为血管平滑肌钙化是钙磷在血管壁的被动沉积所致，而近几年的研究表明血管钙化是细胞参与的主动可调控的过程。自噬是细胞存活过程中或者氧化应激时，细胞内高度调控的、动态的自我消化过程，参与调节细胞的生长和代谢，其功能失调与糖尿病及心血管疾病的发生相关。基础水平的细胞自噬可以促进成骨和骨质生长。我们前期研究首次明确线粒体氧化应激介导肾衰后血管钙化的作用机制。在此工作基础上，我们进一步开展本项目研究。在本项目的资助下，我们首次阐明细胞自噬是高磷诱导血管钙化的内源性保护机制：1. 明确高磷诱导血管平滑肌钙化过程中自噬增加；2. 阐明线粒体ROS 介导肾衰动物（高磷血症）血管平滑肌自噬及其机制；3. 明确III型钠磷共转运体介导的磷转运介导了高磷诱导的平滑肌细胞自噬；4.抑制细胞自噬加重高磷诱导的血管钙化；5.抑制细胞自噬加重高磷诱导的血管钙化与ROS诱导的细胞凋亡无关；6. 抑制细胞自噬增加高磷诱导的基质小泡的释放，从而促进高磷诱导的血管钙化。从而得出结论：高磷本身可以促进线粒体超氧阴离子的产生，进而引起平滑肌细胞发生自噬；而抑制自噬后，显著增加高磷诱导的基质小泡的释放，加速血管钙化的发生和发展。说明高磷诱导平滑肌细胞自噬是血管平滑肌细胞对抗钙化的自我保护的机制之一。本项目研究成果和结论为进一步阐明肾衰后血管钙化的发生发展提供了新的理论和认识，为临床防治血管钙化提供新的思路和靶点。项目负责人以责任作者或者第一作者共发表标准本项目基金号的原著研究论文6篇，其中SCI杂志论文5篇，总计IF值34.65（按文章发表当年计算），最高论文杂志IF值为9.343（发表当年2014），其中三篇研究论文发表时，杂志编辑配发了领域内特邀专家述评，对我们的研究结果给予了高度评价和充分肯定；此外发表中文综述1篇。上述论文在Google Scholar Citations中总引用数为95次，其中单篇最高引用数为51次。