高血压时TRPC3激活致血管平滑肌细胞线粒体功能异常的机制

Vascular remodeling-induced by vascular smooth muscle cells (VSMCs) dysfunctions correlates with hypertension, while mitochondrial calcium overload-mediated excessive reactive oxygen species (ROS) productions play important roles in the oxidative lesions of the vasculatures. We demonstrated that the transient receptor potential channel TRPC3 was upregulated in hypertension. TRPC3 activation-induced increased calcium influx and enhanced vascular contraction reactivities , which were correlated with mitochondrial respiratory dysfunctions. The suppressed activities of cystathionine-γ-lyase (CSE) in the vasculatures were correlated with TRPC3 activation in hypertension. Therefore, we proposed that TRPC3-mediated calcium influx was enhanced during hypertension in VSMCs, which inhibited CSE/H2S and the key enzymes in the mitochondrial respiratory chains. These events initiated the production of ROS and increased mitochondrial calcium uptake, leading to the abnormal opening of mitochondrial permeability transition pore (mPTP), dysfunctions of VSMCs and vascular remodeling. We planed to use spontaneously hypertensive rats (SHRs) combined with TRPC3 knockout mice to reveal the mechanism of“TRPC3-CSE/H2S” pathway in the regulation of mitochondrial dysfunctions in VSMCs. Our project will provide some insights in the prevention of early vascular lesions during hypertension.

血管平滑肌细胞功能障碍导致的血管重构与高血压关系密切，而线粒体钙信号异常致过量ROS生成引起的血管氧化性损伤起重要作用。我们研究发现高血压时血管平滑肌瞬时受体电位通道TRPC3表达增加，其介导的细胞钙离子内流增加与血管收缩反应增强及线粒体呼吸功能下调有关，高血压时血管组织H2S合成的关键酶胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）抑制与TRPC3激活有关。因此，我们提出理论假说：高血压时 TRPC3 激活介导平滑肌细胞钙信号增强，抑制CSE/H2S及线粒体呼吸链上关键酶活性，线粒体[Ca2+]m增加，促进血管平滑肌细胞线粒体渗透性转移孔mPTP开放，ROS生成增加，致血管平滑肌细胞功能异常及血管重构发生。拟以自发性高血压SHR并结合TRPC3基因敲除小鼠为动物模型，揭示高血压时TRPC3激活调控CSE/H2S通路介导血管平滑肌细胞线粒体功能障碍的机制，本研究为高血压血管病变的早期防治提供理论依据。

原发性高血压的发生机制复杂，涉及到一系列信号通路的参与，血管平滑肌线粒体功能损伤可能参与其中，但其发生机制及如何介导血管功能障碍尚不十分清楚。我们在既往研究发现TRPC3在自发性高血压大鼠SHR及高血压患者单核细胞及血管平滑性细胞表达增强的基础上，本研究仍以SHR和其正常对照WKY大鼠为在体模型，以原代培养的血管平滑肌细胞（VSMCs）为体外模型，发现TRPC3在SHR大鼠血管平滑肌细胞线粒体内较WKY表达增加，同时介导VSMCs细胞及线粒体钙超载的发生，VSMCs线粒体钙超载导致线粒体功能的异常及血管收缩能力的增强。进而我们利用VSMCs发现SHR VSMCs的线粒体呼吸功能相较于WKY减弱，并介导更多的氧化应激（ROS）的生成和线粒体氧化呼吸关键酶丙酮酸脱氢酶E1α磷酸化状态改变。利用Trpc3基因敲除小鼠模型及其野生型对照，发现Trpc3-/-能够部分改善血管紧张素II介导的VSMCs线粒体钙超载、ROS生成和血管收缩，进而通过影响血管收缩功能改善高血压的发生。同时，TRPC3通过调控心肌细胞线粒体功能进而参与了高盐饮食介导的心肌肥厚的发生，因此也参与了高血压相关并发症的发生发展。本研究证实了TRPC3能够定位于线粒体内膜上进而通过直接调控线粒体钙摄取进而影响血管平滑肌舒缩功能，进而参与高血压的发生发展。同时，TRPC3还受到一些危险因素的调控，如血管紧张素II，高盐干预等，因此可能是高血压上游危险因素的重要作用靶点及高血压药物防治的潜在干预靶点。在本研究的执行过程中，共发表SCI论著2篇，分别发表于美国心脏学会杂志（JAHA）及生化及生物物理实验通讯（BBRC），本研究在执行过程中共培养研究生4名，受邀参加国内学术会议2次并进行大会发言。