Klotho介导的calpain-1线粒体转位在oxLDL促进血管钙化中的作用研究

Vascular calcification is an independent risk factor for the death of cardiovascular disease, but its molecular mechanism is not very clear. Calpain-1 is a calcium dependent protein hydrolase. Our previous studies found that calpain-1 mitochondrial translocation mediated ATP and pyrophosphate (PP) synthesis disorders play an important role in promoting vascular calcification by oxidized low density lipoprotein (oxLDL). In this project, we will investigate the molecular mechanism of oxLDL regulation of ATP and PP metabolism mediated by calpain-1 mitochondrial translocation at the body, cell and molecular level in order to understand the significance of Klotho/TRPC-1/[Ca2+]i signal pathway in calpain-1 mitochondrial translocation, and to further study how to influence ATP and PP in terms of ATP5D (ATP synthase σ subtype). For the first time, this study is to reveal the molecular mechanism of oxLDL promoting vascular calcification from the new mechanism of mitochondrial translocation regulation and the mechanism of ATP and PP metabolic disorder. It will provide experimental evidence for developing calpain-1 as a drug molecular target for the development of new drugs against vascular calcification.

血管钙化是心血管疾病导致死亡的独立危险因素，然而其分子机制还不十分清楚。Calpain-1是一种钙依赖性蛋白水解酶。我们前期研究发现，calpain-1向线粒体转位介导的ATP和焦磷酸（PP）合成障碍在氧化低密度脂蛋白（oxLDL）促血管钙化中发挥重要作用。在本项目中，从整体、细胞和分子水平探讨oxLDL引起calpain-1线粒体转位及其转位后调控ATP和PP代谢的分子机制，了解Klotho/TRPC-1/[Ca2+]i信号通路在calpain-1线粒体转位中的意义，并研究calpain-1是如何通过影响ATP和PP合成的关键酶ATP5D（ATP合成酶σ亚型）而引起ATP和PP合成障碍。本研究首次从calpain-1线粒体转位调控以及转位后引起ATP和PP代谢紊乱的机制这个新角度揭示oxLDL促血管钙化分子机制，将为把calpain-1作为药物分子靶标开发防治血管钙化新药提供实验依据。

血管钙化是心血管疾病导致死亡的独立危险因素，然而其分子机制还不十分清楚。Calpain-1是一种钙依赖性蛋白水解酶。.项目组完成的主要研究内容有：1)利用过表达或基因沉默技术研究了Klotho和TRPC-1在oxLDL诱导的血管平滑肌细胞钙化中的作用和机制；2)利用Calpain-1基因敲除（KO）小鼠研究了calpain-1在血管钙化中的作用和机制；3)利用ApoE KO小鼠研究了补充外源性PP对血管粥样性钙化的作用及机制；4)将calpain-1 KO小鼠和ApoE KO小鼠杂交得到calpain-1和ApoE双基因敲除（DKO）小鼠（calpain-1/ApoE DKO），研究了calpain-1在ApoE KO小鼠血管钙化中的作用和机制；5)将calpain-1 KO小鼠和LDLR KO小鼠杂交得到calpain-1/LDLR DKO，研究了calpain-1在LDLR KO小鼠血管钙化中的作用和机制；6)研究了Calpain抑制剂对ApoE KO小鼠动脉粥样硬化的作用和机制；7)以calpain-1为靶点，研究了calpain-1在代谢性疾病包括肝功能障碍、心肌肥厚、糖尿病中的作用和机制，并观察了辛伐他汀、枸杞多糖、黄芪甲苷和维甲酸等药物的作用。.本项目取得了如下研究结果：1）明确了Klotho/TRPC-1/[Ca2+]i信号通路在oxLDL调控calpain-1线粒体转位中发挥重要作用；2）阐明了calpain-1线粒体转位降解ATP5D是oxLDL引起ATP和PP合成障碍的重要分子机制。.本项目完成了以下研究目标：1）明确了Klotho和calpain-1在oxLDL促血管钙化中的作用及两者的上下游关系；2）探讨了Klotho介导oxLDL调控calpain-1线粒体转位的信号通路；3）阐明了calpain-1向线粒体转位进而引起ATP和PP合成障碍的分子机制。.本项目研究揭示了calpain-1在包括血管钙化、动脉粥样硬化、心肌肥厚、肾病和糖尿病等代谢性疾病中的重要作用，为这些疾病的防治提供了重要靶点，也为相关药物用于这些疾病提供了重要依据。.在本项目基金的资助下，申请人以第一或通讯作者发表了8篇SCI收录的文章，2篇CSCD收录的文章，都标注了基金项目编号。还申请到了另一项国家自然科学基金项目。