同型半胱氨酸在尿毒症患者血管钙化中的作用与机制研究

Vascular calcification is a common complication in renal failure, aging, atherosclerosis, diabetes, aortic stenosis, and prosthetic valve replacement. It increases mortality of patients with uremia. Vascular calcification is recognized as a complex and regulated pathological process sharing many features with embryonic bone formation. Recent studies have shown that vascular smooth muscle cells (VSMCs) phenotypic transformation from contractile to osteogenic cells contributes to vascular calcification. Hyperhomocysteinaemia has been consistently demonstrated in patients with uremia. However, the effect of homocysteine (Hcy) on vascular calcification in uremia has not been investigated. According to preliminary experimental results, we hypothesized Hcy might promote VSMCs phenotype transformation and vascular calcification in uremia mediated by BMP2. We would determine the effects of Hcy on vascular calcification in patients with uremia, rat chronic renal failure (CRF) model and primary cultured VSMCs by using immunohistochemistry, western blot, and RT-PCR. Adenovirus transfection and siRNA were employed to examine the signal transduction pathways underlying. Our findings characterize a novel mechanism of Hcy-modulated vascular calcification and provide a new biomarker for prevention and treatment of vascular calcification in uremia.

血管钙化是慢性肾病、衰老和动脉粥样硬化等过程中普遍存在的病理表现，在晚期肾衰尤其是尿毒症患者中血管钙化十分常见，并且发生早、发展快，成为其死亡率增加的主要因素。血管钙化是一个与骨发育相似的、主动的、可调控的生物学过程，关键环节是血管平滑肌细胞(VSMCs)由收缩表型向成骨表型转化。研究表明尿毒症患者血清同型半胱氨酸（Hcy）明显升高，而升高的Hcy能否促进其血管钙化尚未见报道。根据预实验结果，我们提出Hcy可能通过BMP2介导VSMCs表型转化进而促进血管钙化。本课题拟利用尿毒症患者桡动脉、大鼠慢性肾衰模型和VSMCs钙化模型，采用PCR、免疫印迹等技术从在体和离体水平分析Hcy与血管钙化的内在联系；采用基因转染和siRNA等技术明确Hcy对血管钙化的影响及具体信号通路，特别是BMP2的作用。本课题将为Hcy促进血管钙化的分子机制提供新认识，为尿毒症患者血管钙化的发生机理和防治提供新见解。

血管钙化是慢性肾病、衰老和动脉粥样硬化等过程中普遍存在的病理表现，在晚期肾衰尤其是尿毒症患者中血管钙化十分常见，并且发生早、发展快，成为其死亡率增加的主要因素。血管钙化一旦发生很难逆转，对血管钙化进行早期诊断、早期治疗，可以有效减少心血管事件的发生，并改善患者的生活质量。本项目从临床患者和动物模型水平明确Hcy与慢性肾衰血管钙化的关系，慢性肾衰血清Hcy水平明显高于健康对照组，且与慢性肾衰血管钙化评分呈正相关，提示Hcy是调节血管钙化的一个新因子，具有潜在的血管钙化诊断价值，Hcy联合炎症因子和脂肪因子检测可显著提高临床血管钙化诊断的灵敏度和特异度。进一步的机制研究表明，Hcy是通过激活Runx2，降低VSMCs收缩表型标志基因如SM-α-actin、SM22α 的表达同时增加成骨细胞表型标志基因如OPN、OC 的表达，促进VSMCs表型转化进而诱导血管钙化的。此外，本项目还探讨了血管钙化保护性因子脂联素的抗钙化效果，并阐明了其通过调控转录因子Runx2抑制VSMCs向成骨细胞转化改善血管钙化的作用机制。在肾衰大鼠的腹主动脉和原代培养的VSMCs中，我们发现球形脂联素能明显减少VSMCs钙结节的形成从而改善血管钙化；通过检测PI3K/AKT通路和Wnt通路以及Runx2核转位的变化，发现脂联素激活WIF-1从而抑制β-catenin蛋白的磷酸化水平，也能抑制AKT蛋白的磷酸化水平，并能抑制Runx2蛋白表达和核转位；应用Wnt通路激动剂后，脂联素诱导的钙结节减少、WIF-1上调、β-catenin蛋白的磷酸化水平升高和Runx2表达降低及核转位抑制均被逆转，这就提示脂联素改善血管钙化是通过抑制Wnt/β-catenin通路进而抑制Runx2的表达和转位来实现的；此部分研究明确了脂联素的抗钙化作用，为临床防治血管钙化提供干预依据。本课题通过对促钙化因子Hcy的研究为血管钙化的临床诊断和阐明钙化分子机制提供新认识，通过对抑钙化因子脂联素的探讨为尿毒症患者血管钙化的干预靶点和防治提供新见解。