SM22α对微管稳定性的调节及其在糖尿病血管钙化中的作用

The smooth muscle marker protein SM22 alpha is a key factor that mediates the coupling of cytoskeleton dynamics and signal transduction. Our previous studies found that SM22 alpha participates in microfilament remodeling and phenotypic regulation through the carboxy terminal CLR domain , but the function of its N-terminal CH domain is not clear. The CH domain is a key domain for the direct binding and stabilization of microtubule binding proteins. We observed that the vascular smooth muscle cells (VSMCs) were depolymerization after knocking down or knocking out SM22 alpha. So we speculate that SM22 alpha may directly bind and stabilize the microtubules through the CH domain. As an important component of the cytoskeleton, microtubules are involved in the function of VSMCs. The main feature of diabetic vascular calcification is the transformation of VSMCs into osteoid phenotype which can be inhibited by microtubule stabilization. In this study, we intend to clarify the regulation of SM22 alpha on microtubule stabilization and its role in high glucose induced VSMCs osteoblast transformation. Diabetes model will be used to illustrate the important role of SM22 alpha in vascular calcification using SM22 alpha knockout mouse. As a regulator of stabilization, SM22 alpha could be a potentially therapeutic target for the treatment of diseases based on the regulating of microtubule stabilization.

平滑肌标志蛋白SM22α是介导细胞骨架动力学与信号转导偶联的关键因子。我们既往的研究发现，SM22α通过羧基末端CLR结构域与肌动蛋白相互作用参与微丝重构和表型调节，但其氨基末端CH结构域的功能尚不清楚。在微管结合蛋白的研究中发现CH结构域是直接结合并稳定微管的关键结构域。预实验中，我们观察到血管平滑肌细胞（VSMCs）在敲低或敲除SM22α后微管发生解聚。据此，我们推测SM22α可能通过CH结构域直接结合并稳定微管。作为细胞骨架的重要组成，微管参与了VSMCs功能的发挥。糖尿病血管钙化主要特征是VSMCs向成骨样表型转化，而微管稳定剂能抑制VSMCs成骨样转化。本研究中我们拟探讨SM22α对微管稳定性的调节及其在高糖诱导的VSMCs成骨样转化中的作用，利用SM22α基因敲除小鼠糖尿病模型验证SM22α在糖尿病血管钙化中的重要作用。为发掘基于微管功能相关的疾病干预药物设计提供新靶点。

血管钙化是糖尿病患者的常见并发症，是导致其心血管疾病发生及死亡的重要原因，也是医学领域的重大临床问题。动脉钙化包括内膜钙化和中膜钙化。中膜钙化造成管壁僵硬，顺应性降低，被认为是强有力的心血管病死亡率预测因素。中膜钙化主要特征为血管平滑肌细胞（VSMCs ）发生成骨样表型转化，基质囊泡的形成、细胞内碱性磷酸酶活性增加、以及各种成软骨分化相关蛋白表达上调等。SM22α是平滑肌标志蛋白，既往的研究发现，SM22α参与细胞骨架重构和表型调节，为介导细胞骨架动力学与信号转导偶联的关键因子，在动脉粥样硬化等血管损伤疾病中表达降低。然而，其在糖尿病血管钙化中的作用尚未见报道。本研究中我们培养原代VSMCs，以高糖钙化培养基诱导VSMCs成骨样转化和钙化，在此基础上，小干扰RNA敲低SM22α，腺病毒转染过表达SM22α，通过检测成骨样表型标志蛋白表达、碱性磷酸酶活性、基质囊泡释放、茜素红染色等证实了SM22α表达与VSMCs成骨样转化、钙化的相关性，同时明确了SM22α对微管稳定性的影响，明确了SM22α介导的微管稳定性与VSMCs成骨样表型转化的相关性，制备STZ诱导的一型糖尿病小鼠模型，在动物水平上验证了SM22α缺失对糖尿病动脉中膜钙化的促进作用。本研究利用VSMCs钙化模型和糖尿病小鼠模型，明确了SM22α表达与糖尿病动脉中膜钙化的相关性及初步机制，为糖尿病血管钙化的防治提供了新的药物干预靶点。