压力超负荷激活TRPM7/Annexin 1通路在血管重塑中的机制研究

Recently we observed the vascular alterations induced by pressure overload in the transverse aortic constriction (TAC) rat model, a classic model for left ventricle hypertrophy, and found that the vessel wall, especially adventitia, was significantly thickened in the right carotid arteries after TAC. Data from this model further showed an altered expression of TRPM7 and its substrate Annexin 1 in thickened adventitia which were proven to be related to the vascular remodeling processes, such as phenotype transformation of vascular adventitial fibroblasts, collagen accumulation and inflammatory response. 2-APB, an inhibitor of TRPM7, attenuated these pathological changes and regulated the expression of Annexin 1, suggesting that varied TRPM7/Annexin 1 expression may be the novel mechanisms underlying the vascular remodeling induced by pressure overload. On the basis of these observations, this project will further use the models of adventitial fibroblasts treated with mechanical stretch stress to study the mechanism of TRPM7/Annexin 1 in dysfunction of vascular adventitial fibroblasts induced by increased stretch stress.

我们近期利用经典主动脉弓结扎（TAC）致左室肥厚模型观察了压力超负荷导致的血管变化，发现TAC模型右颈动脉血管壁明显增厚，尤以外膜为甚。新通道蛋白TRPM7及其底物Annexin 1在增厚的外膜表达明显改变，并伴有血管外膜成纤维细胞（AF）表型转化、外膜胶原沉积及炎症反应。给予TRPM7抑制剂2-APB可以改善上述病理现象，同时改善Annexin 1表达，提示TRPM7/Annexin 1改变可能是导致压力超负荷血管重塑的新机制。本项目在此基础上利用牵张力刺激AF模型继续研究TRPM7/Annexin 1调控机械力增加致细胞功能异常的分子机制。

TRPM7是一种具有阳离子通道和蛋白激酶双重结构的膜蛋白，能够转运钙、镁等阳离子，被Mg2+调节，可能参与了高血压血管重塑的发生和发展。本研究在体内发现TRPM7调节了主动脉弓缩窄（TAC）模型动物的右颈动脉（RCCA-B）在压力负荷状态下增厚的外膜胶原沉积、巨噬细胞浸润和肌成纤维细胞（MF）形成。TAC模型右颈动脉在压力超负荷下管腔增大，血流量增加，高压的血液使血管内膜承受的剪切力、中膜和外膜承受的牵张力增加。体内研究表明TRPM7/Annexin 1的变化主要表现在外膜，因此以血管外膜成纤维细胞（AF）为对象，在体外研究TRPM7/Annexin 1在机械牵张力刺激下对AF的作用及分子机制。结果发现：1、机械牵张力刺激AF可以激活TRPM7/Annexin 1通路，TRPM7的抑制剂2-APB明显抑制牵拉导致的TRPM7的表达增加。我们在观察主动脉弓缩窄（TAC）模型动物的右颈动脉在压力负荷状态下结构的改变时也发现TRPM7表达明显升高，且主要是在外膜表达；同时其下游底物Annexin 1表达明显下降。因此牵张力刺激AF后激活TRPM7/Annexin 1通路可能是TAC模型压力超负荷致TRPM7/Annexin 1变化的主要机制。2、机械牵张力刺激AF促进I型胶原的合成，但抑制了III型胶原的合成。3、机械牵张力可以使AF的MCP-1表达明显增加，从而趋化巨噬细胞向损伤处浸润，这可能是TAC模型RCCA-B外膜巨噬细胞浸润的始动因素。4、机械牵张力明显促进了肌成纤维细胞的形成，抑制TRPM7可以减轻肌成纤维细胞的分化，因此TAC模型RCCA-B外膜SM-22-α表达增加可能主要以AF为主。5、机械牵张力明显促进了血管外膜成纤维细胞的增殖和迁移，TRPM7抑制剂2-APB明显抑制了细胞的增殖，50 μM的2-APB抑制了牵拉诱导的细胞迁移。我们的结果第一次提示TRPM7可以调节血管外膜成纤维细胞的炎症、胶原沉积、肌成纤维细胞表型的分化及其增殖和迁移，以TRPM7为靶标治疗以外膜病变为主的血管疾病具有潜在的治疗意义。