钙库操纵型钙通道和钠钙交换体间交互对话对血管平滑肌细胞增殖的调控及机制研究

The pathological proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMC) plays a central role in the development of arteriosclerotic cardiovascular disease and calcium is a key mediator in the regulation of smooth muscle cell proliferation. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No.30901582), we have shown that the store-operated calcium channel (SOC) regulates VSMC proliferation by affecting the intracellular calcium concentration. The follow-up studies have shown that the sodium calcium exchanger (NCX) expression was significantly enhanced after VSMC phenotype transformation. Meanwhile, there are interactions between NCX and SOC in the regulation of intracellular calcium. Therefore, we hypothesize that the crosstalk between SOC and NCX regulates cell proliferation by affecting intracellular calcium concentration after VSMC phenotype conversion, and that adversely affects wall vessel reconstruction. For this reason, on the basis of preliminary studies, the specific aims for this project are to: (1) Analyze of SOC and NCX molecular variations before and after VSMC phenotype conversion; (2) Clarify the effects of SOC and NCX on VSMC proliferation; (3) Characterize the NCX and SOC dialogue mechanisms in the regulation of intracellular calcium concentration and its associated signaling pathway. It is expected that this project will provide a new direction and new targets for prevention and treatment of atherosclerosis-related cardiovascular disease.

血管平滑肌细胞(VSMC)病理性增殖是导致动脉硬化心血管疾病的关键环节，钙离子则是调控细胞增殖的重要物质基础。在国家自然科学基金资助下，我们证实钙库操纵型钙通道(SOC)通过影响细胞内钙离子浓度调控着VSMC增殖。后续研究发现，VSMC表型转化后钠钙交换体(NCX)分子表达显著增强，同时，NCX和SOC在调控胞内钙离子浓度上存在着相互作用。由此，我们推测在表型转换后的VSMC上，SOC可能与NCX间存在着交互对话，通过影响胞内钙浓度调控细胞增殖，进而诱导血管壁不良重构。为此，本项目在前期研究基础上，分析VSMC表型转化前后SOC构成分子和NCX各亚型表达的变化规律；阐明两种钙离子通道对VSMC增殖的影响；重点探讨NCX和SOC在调控细胞内钙离子浓度及其相关信号通路中对话机制。力求深入揭示血管平滑肌细胞生物学特性及其导致血管壁重塑的分子机制，为动脉硬化相关心血管疾病的防治提供新方向和新靶点。

在该项基金资助下(81370383)，我们证实：1）大鼠球囊损伤模型中损伤可以诱导大鼠颈动脉钠钙交换体（NCX1）表达在损伤后7天和14天上调（1.18和1.45倍），RNAi沉默NCX1的表达可以降低损伤诱导的血管平滑肌细胞的增殖，PCNA和Ki67表达的下调。NCX1的反向工作抑制剂KBR7943可以降低血清诱导的血管平滑肌细胞增殖和钙库耗竭引起的钙内流。2）血管紧张素II可以上调大鼠主动脉壁和血管平滑肌细胞NCX1的表达，NF-κB 和 p38MAPK信号通路的抑制降低了血管紧张素II诱导的血管平滑肌细胞NCX1表达。KBR7943和细胞外钠离子的移除降低了血管紧张素II诱导的细胞外钙内流，NF-κB 和 p38MAPK信号通路的抑制也降低了血管紧张素II通过NCX1反向工作诱导的外钙内流。3）大鼠颈动脉损伤模型建立后7 d组和14 d组的颈动脉内膜厚度均大于假手术组，PCNA的蛋白相对表达水平均高于假手术组(1.43±0.16和1.95±0.16比1，P均<0.05)，ORAI1的mRNA表达水平均高于假手术组，ORAI1的蛋白相对表达水平均高于假手术组（1.42±0.19和1.78±0.22比1，P均<0.05）。球囊损伤后14 d，siORAI1组的ORAI1蛋白相对表达水平低于阴性对照组，颈动脉内膜厚度小于阴性对照组，NCX1蛋白相对表达水平低于阴性对照组。结论：1）血管平滑肌细胞内钙库的耗竭可以诱导NCX1的反向激活，NCX1反向激活引起的钙离子内流是细胞增殖的一个关键因素。2）血管紧张素II通过NF-κB 和 p38MAPK诱导血管平滑肌细胞内NCX1表达上调，引起细胞钙内流增加。3）钙库操纵型钙通道主要组成分子ORAI1是调控血管新生内膜形成和细胞增殖的一个关键因素； ORAI1基因沉默可能会引起NCX1表达水平的降低。.研究中发表SCI论文4篇，两篇影响因子为4.043，中华心血管病杂志1篇，其它杂志两篇，会议交流10余次，出版专著1部，培养研究生3人。主要研究者成为博士研究生导师，成为美国心脏病协会委员，中华医学会心血管病分会青委，云南省医学会心血管病分会副主委，在美国MAYO CILINIC高级访问学者学习，并建立了长期合作机制。获得省级科技进步奖3等奖1项。