GLP-1类似物保护心血管的新机制：通过抑制VSMCs成骨分化调控动脉钙化

Arterial calcification is one of important characters of diabetic macroangiopathy, which results in serious cardiovascular events.However it is very difficult to prevent and treat arterial calcification up till now.The important cytopathologic foundation of arterial calcification is osteoblastic differentiation of vascular smooth muscle cells(VSMCs).Our preliminary study demonstrates endogenous biological active substances -glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analogue including exendin-4 and liragutide attenuates osteoblastic differentiation of calcifying VSMCs(CVSMCs). Our present study devote to clarify the effect and mechanism of GLP-1 analogue on arterial calcification in vitro and in vivo. Two kinds of cell model of arterial calcification will be employed to observe the effect of GLP-1 analogue's effect on osteoblastic differentiation of VSMCs. The canonical signal pathway involved in osteoblast differentiation, such as MAPK、PI3K/Akt and cAMP, will be detected after GLP-1 analogue treatment. The effect of GLP-1 analogue on transcript factor will be deterimined using luciferase reporter assay and EMSA. The effect of GLP-1 receptor on the signal pathway transduction will be determined using shRNA. The effect of GLP-1 analogue on arterial calcification in vivo will be detected in vitamin D induced arterial calcification mice model. The present project devote to reveal the new mechanism of regulating arterial calcification and discover the new target and provide a basis for treatment of arterial calcificaiton.

动脉钙化是糖尿病大血管病变重要特征且导致严重心血管事件但防治困难。血管平滑肌细胞（VSMCs）成骨分化是动脉钙化的细胞学基础。我们前期研究发现内源性生物活性物质胰高血糖素样肽1（GLP-1）的类似物exendin-4和liragutide可抑制钙化型CVSMCs成骨分化。本项目在体内和体外动脉钙化模型中探讨GLP-1类似物调控动脉钙化的作用和机制，采用2种动脉钙化细胞模型（β-甘油磷酸钠诱导VSMC和CVSMC），明确GLP-1类似物对VSMCs成骨分化的影响，观察其对成骨细胞分化经典信号通路MAPK、PI3K/Akt和cAMP等的激活，研究GLP-1类似物对转录因子的影响，用shRNA技术研究GLP-1受体在该信号转导中的作用。在动脉钙化小鼠模型中，观察GLP-1类似物体内对动脉钙化的影响及其机制。本项目在原有研究基础上，揭示动脉钙化新的调控机制，为探寻防治动脉钙化新方法提供思路和依据。

动脉钙化是糖尿病大血管病变重要特征,导致严重心血管事件且防治困难。VSMCs成骨分化是其重要细胞学基础。GLP-1类似物是治疗2型糖尿病的新型药物，除降糖外，其心血管保护作用日益受到重视。本项目旨在深入研究是否存在GLP-1类似物通过抑制VSMCs成骨分化调控动脉钙化，从而发挥降糖外的心血管保护作用，为探索动脉钙化防治方法开辟新思路和新途径。在该项目的资助下，首次发现新型降糖药物liraglutide可抑制动脉钙化， 此效应是通过GLP-1R激活及PI3K/Akt/mTOR信号实现的；另一种新型降糖药exenatide通过NF-κB/RANKL通路减弱动脉钙化；提示GLP-1RA减弱动脉钙化可能是其保护心血管的一个新机制，GLP-1RA可能有保护动脉钙化的治疗潜能。本项目还首次发现：mTOR通路涉及VSMCs向成骨分化所致的动脉钙化进程，抑制mTOR通路能延缓动脉钙化（Can J Cardiol. 2014, 通讯作者），该文发表后被同期述评题为“ Mammalian target of rapamycin: a novel pathway in vascular calcification”，给予该文正面评价，认为该研究“发现了调控动脉钙化新的信号通路，进一步加深了对mTOR在脉管系统中作用的认识”（Can J Cardiol. 2014,同期述评）。接着负责人发现脂联素通过抑制AMPK/TSC2/mTOR通路减弱VSMCs成骨分化所致的动脉钙化，mTOR的磷酸化位点Ser2448和Thr2446 发挥重要作用（Exp Cell Res. 2014），脂联素可能是治疗动脉钙化的潜在药物靶点，此文被选为该期杂志焦点导读文章。在流行病学研究方面，负责人发现血清脂联素水平与血管钙化相关，低脂联素水平是预测老年人群血管钙化的一个有用的生物学标志物。因动脉钙化是血管老化的重要表型，故我们将研究拓展到血管衰老领域，首次报道：PI3K/Akt/mTOR信号通路可通过影响VSMCs氧化应激水平及端粒酶活性调节VSMCs复制性衰老（Mol Cell Biochem. 2016）。上述结果为阐明动脉钙化发病机理及防治提供了新途径，深化了新型降糖药物降糖之外的心血管保护作用的认识。相关成果包括SCI9篇，第一标注4篇，中华系列2篇，会议论文7篇，培养硕士、博士12名。