内皮功能和成骨表型内皮祖细胞在血管钙化中的作用和调控机制

Vascular calcification is an independent predictor of cardiovascular events. So far, no therapy has been identified to effectively prevent or reverse the calcification. We have recently reported that endothelium with normal function is capable of preventing vascular calcification, whereas endothelial dysfunction may facilitate occurrence of vascular calcification. It seems that eNOS/NO pathway may be crucial in the relationship between endothelial function and calcification, but the mechanism is not clear yet. Furthermore, endothelial dysfunction is associated with ectopic expression of osteogenic marker- - osteocalcin (OCN) in the circulating endothelial progenitor cells (EPC). We have demonstrated that this osteogenic phenotype of EPC is different from normal EPC in its function and modulation, with deficient ability of vascular repair and promoting calcification. We therefore postulate that "the mechanism of vascular calcification after endothelial dysfunction may lie in the pathologic repair induced by OCN+EPC due to the impairment of the eNOS/NO pathway. In this study, we try to elucidate the influence of endothelial function and OCN+EPC on vascular calcification, especially focusing on impact of eNOS/NO pathway on function and signal transduction of OCN+EPC. We also seek to prevent calcification related to EPC transplantation by eNOS gene modification. This study would be important to reveal the mechanism of vascular calcification and provide a new concept and therapeutic target in prevention of cardiovascular disease.

血管钙化是心血管事件的独立危险因素，目前无有效方法能够预防和逆转钙化。我们研究显示，内皮功能障碍是血管发生钙化的前提条件之一，内皮型一氧化氮合酶（eNOS）/一氧化氮（NO）信号通路受损与血管钙化密切相关，但具体机制尚不清楚。我们还发现，内皮功能受损时，循环中的内皮祖细胞（EPC）能够表达成骨标志物- - 骨钙素（OCN），这种成骨表型EPC（OCN+EPC）可能参与了血管钙化过程。因此，我们推测"eNOS/NO通路受损导致成骨表型EPC对血管进行不良修复，是内皮功能受损后血管发生钙化的机制之一"。为证实该假说，本课题以成骨表型EPC为切入点，观察内皮功能和OCN+EPC在血管钙化中的作用；重点关注eNOS/NO通路对EPC成骨化、功能及血管修复的影响及信号转导通路；并尝试通过eNOS基因修饰来预防OCN+EPC引起的血管钙化。本研究将进一步揭示血管钙化的发生机制，为心血管疾病防治提供新思路。

血管钙化是心血管事件的独立危险因素，内皮功能障碍是血管发生钙化的前提条件之一。前期研究发现，内皮功能受损时，循环中的内皮祖细胞(EPC)能够表达成骨标志物--骨钙素(OCN)，这种成骨表型EPC(OCN+EPC)被认为可能参与了血管钙化过程。细胞实验同样发现OCN表达增加的EPC在体外培养有较强的成钙化能力。由于eNOS/NO通路受损是内皮功能障碍的核心环节，我们推测eNOS/NO信号通路受损可能与OCN+EPC对血管的不良修复有关。本课题研究通过大鼠在体和细胞实验观察到，抑制eNOS信号通路可导致EPC中OCN的表达水平降低。通过过表达EPC中的OCN我们发现，OCN的表达可增强EPC中eNOS信号通路和NO的生成，促进EPC的趋化迁移和血管生成能力，提示OCN在EPC中的表达可能存在双向调节作用。本课题通过球囊拉伤构建大鼠主动脉损伤模型，结果显示主动脉损伤大鼠循环血液中OCN+EPC数量增加，进一步通过EPC尾静脉注射，我们发现表达OCN的EPC增强血管损伤晚期的钙化程度。以上结果提示，在大鼠模型中，OCN表达增高的EPC在血管损伤后参与修复过程，且在晚期可能成为血管钙化发生的不良因素。OCN+EPC在血管损伤修复过程中的不同阶段的调节作用的研究结果正在进行分析中。同时，我们的细胞实验观察到OCN可参与EPC的外泌体对内皮细胞的功能调节。本课题为揭示OCN+EPC在血管损伤修复中的作用及探讨其调节血管钙化的机制奠定基础。项目资助发表核心期刊11篇，在评审SCI文章4篇。培养研究生4名，均已取得硕士学位。