糖基化终产物致血管钙化的机制及其与冠状动脉钙化的相关性研究

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背景和目的:血管钙化是异位钙化的主要表现,可产生严重病理后果。ACC/AHA2007年发表的临床指南中,推荐冠脉钙化积分作为动脉粥样硬化和心肌梗死的预后指标之一。糖尿病的主要死因是心血管并发症。DCCT和UKPDS等研究已经证明强化血糖控制只能降低微血管而非大血管并发症。糖尿病病程长短及血糖控制水平与糖尿病心血管死亡率无关。蛋白质非酶糖基化形成的糖基化终产物(advanced glycated end-products,AGEs)是糖尿病血管并发症的重要途径之一,研究发现AGEs诱导VSMCs钙化与血糖无关,且通过阻断AGEs受体(receptor forAGEs, RAGE)可以抑制糖尿病血清诱导的VSMCs钙化。因此,探讨AGEs致血管钙化的发生机制,寻找有效的治疗措施具有重要的意义。H2O2等氧化产物促进VSMCs成骨样转化,AGEs是否通过氧化应激促进血管钙化需要进一步研究。近年的研究发现血管钙化是一个由细胞介导的主动调节的类似骨重构的过程。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)向成骨样细胞转化是血管钙化的主要机制。有研究表明动脉粥样硬化钙化斑块处存在少量破骨样细胞,破骨样细胞可以使钙化中膜弹力板去钙化。提示病理情况下,血管钙化存在成骨方面和破骨方面失平衡。我们猜想AGEs在促进血管平滑肌成骨样转化的同时抑制单核/巨噬细胞向破骨样转化,从而促进血管钙化。本研究在离体水平观察AGEs主要成分之一CML对单核/巨噬细胞破骨样转化的影响,并进一步探讨可能的机制。许多临床研究表明,糖基化终产物与冠状动脉粥样硬化程度相关,但与冠状动钙化之间的关系尚不明确。有研究表明皮肤AGEs特定荧光与1型糖尿病患者冠状动脉钙化(coronary artery calcification,CAC)严重程度正相关。血浆AGEs主要成分之一pentoside水平同透析患者CAC呈正相关。本研究探讨CML/sRAGE及氧化应激指标8-OHdG与CAC的关系。  方法:1、运用AGE-BSA、RAGE中和抗体分别或共同干预体外钙化培养的大鼠主动脉VSMCs。3、采用小剂量链脲佐菌素结合高能量饲料制备2型糖尿病大鼠模型(DM组),维生素D3联合尼古丁制备动脉钙化大鼠模型(VDN组),糖尿病血管钙化大鼠模型采用小剂量链脲佐菌素结合高能量饲料,同时肌肉注射维生素D3并尼古丁灌胃(DN+VDN组)。4、运用CML、RAGE中和抗体分别或共同干预体外诱导培养的人外周血单核细胞(hPBMCs)。5、收集患者外周静脉血分离分装后-80℃保存,检测生化指标等。6、硝酸银(Von Kossa)染色及甲o-酚酞络合酮方法检测钙盐沉积。5、磷酸苯二钠(金氏)法测定ALP活性。7、实时定量逆转录聚合酶链式反应检测RAGE、Cathepsin K、TRAPmRNA表达。8、蛋白免疫印迹检测RAGE、cu/zn SOD、Nox1、Cathepsin K、TRAP蛋白表达。9、酶联免疫吸附(ELI SA)法检测人外周血浆CML、sRAGE、8-OHdG。10、荧光分光光度法检测实验动物血清AGEs浓度。11、免疫组织化学法检测实验动物胸主动脉RAGE蛋白表达。12、荧光法检测细胞内超氧阴离子含量。13、采用SPSS13.0统计软件分析数据,采用one-way ANOVA、Logistic回归分析、x2检验等方法进行显著性检验,差异显著性设定为P<0.05。  结果:1、在体水平,DM+VDN组主动脉钙含量、主动脉AGEs水平、MDA含量、ALP蛋白水平及RAGE蛋白表达明显增加,Cu/Zn SOD活性明显降低;在细胞水平,AGEs促进钙化诱导培养的VSMCs RAGE蛋白、Nox1蛋白表达、细胞内超氧阴离子水平明显升高,而Cu/Zn SOD蛋白表达明显降低,ALP活性及钙含量明显升高,而RAGE抗体及ROS抑制剂可以抑制这种效应。2、CML呈浓度依赖性抑制单核细胞TRAP、Cathepsin K mRNA和蛋白表达,TRAP染色示CML抑制单核细胞破骨样转化,同时抑制NFAT1c的蛋白表达,RAGE抗体阻断后CML的抑制效应减弱。3、血浆CML水平与重度CAC存在正相关,与CAC严重程度不相关;血浆sRAGE水平不仅与重度CAC存在负相关,且与CAC严重程度负相关;血浆8-OHdG水平与CAC存在及其严重程度均正相关;血浆CML、sRAGE、8-OHdG水平三者协同预测重度钙化存在并未表现出明显的优势。  结论:1、AGEs可能通过上调RAGE表达增加氧化应激的途径,促进血管钙化。2、AGEs主要抗原表位CML可通过RAGE/NFAT1c途径抑制单核细胞破骨样转化。3、CML可能仅参与冠状动脉钙化的起始,而sRAGE和8-OHdG参与CAC的发生发展,可能成为CAC的预测因子。
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