活化迷走神经改善动脉血管功能紊乱及内皮细胞钙超载的分子机制研究

【作者】 赵铭； 贾航欢； 刘龙珠； 毕学苑； 徐曼； 于晓江； 贺熙； 臧伟进；

【机构】 西安交通大学医学部；

【摘要】 心血管疾病（Cardiovascular diseases,CVD）存在原发或继发性血流动力学异常,血管收缩/舒张功能障碍是导致多种心血管疾病的始动及促进因素,因此防治血管功能障碍是CVD治疗的主要原则之一。对于血管而言,内皮功能障碍是缺血/再灌注（Ischemia/reperfusion injury,I/R）损伤的主要特征,且内皮细胞存在明显的炎性浸润和钙超载现象。细胞内钙稳态主要依赖于内质网（Endoplasmic reticulum,ER）钙摄取、储存以及细胞膜（Plasma membrane,PM）离子通道的调节作用。新近的研究发现,位于ER膜上的蛋白可与位于细胞器膜上的蛋白结合,形成纳米级连接的蛋白-蛋白复合物来参与钙稳态的调节。迷走神经是自主神经（Autonomic nerves system,ANS）中重要的组成部分,它可以通过激活胆碱能抗炎通路（Cholinergic anti-inflammatory pathWay,CAP）来降低炎症反应,临床研究表明提高心衰病人迷走神经活性可以有效降低心衰的发展进程,明显降低左心室舒张末压。但是,活化迷走神经抑制钙超载的分子机制尚不清楚。本系列研究以心肌I/R大鼠肠系膜动脉血管和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）为研究对象,运用shRNA或siRNA基因沉默技术、激光共聚焦、透射电子显微镜以及免疫共沉淀等技术,探讨了心肌I/R损伤对大鼠肠系膜动脉血管功能和超微结构的影响;炎症因子TNF-α对内皮细胞钙超载的影响;以及迷走神经刺激（Vagus nerve stimulation,VNS）及其递质乙酰胆碱（Acetylcholine,ACh）对心肌I/R损伤的肠系膜血管和TNF-α损伤的内皮细胞的保护作用和分子机制。研究发现:①心肌I/R可以导致大鼠远端肠系膜动脉血管损伤,主要表现为血管收缩/舒张功能障碍;血管内皮结构退化和炎性因子产生增多,其损伤机制可能与血管炎症反应和ROS增多相关。②VNS不仅可以明显改善心功能、降低心肌梗死面积,而且可以改善由心肌I/R诱导的肠系膜动脉收缩/舒张功能障碍和炎症反应;与此同时,VNS也能够增加大鼠肠系膜动脉血管α7nAChR和M₃AChR的mRNA和蛋白表达,以及该部位血液中迷走神经递质ACh的含量。③VNS通过上调α7nAChR激活胆碱能抗炎通路来保护心肌I/R大鼠肠系膜动脉血管,主要表现为增加STAT3活性、降低NF-κB活性和抑制TNF-α的表达。④实验进一步探讨了迷走神经对抗TNF-α诱导的内皮细胞钙超载的分子机制,研究发现TNF-α可以增加内皮细胞PM和ER的共定位;诱导NCX1-TRPC3-IP3R1复合物的形成,并且新发现的复合物NCX1-TRPC3-IP3R1参与了NCXl介导的细胞外钙内流和IP3R1介导的内质网钙离子释放。ACh可显著性降低TNF-α诱导的NCX1-TRPC3-IP3R1复合物形成;改善NCXl介导的外钙内流和IP3R1介导的内质网钙耗竭。运用M3ACh特异性阻断剂Darifenacin和siRNA技术沉默AMPK,结果显示ACh可以通过上调M3ACh/AMPK通路抑制NCXl-TRPC3-IP3R1复合物的形成及其介导的胞浆钙超载进而降低TNF-α诱导的内皮细胞损伤。该系列研究从炎症和钙超载的角度出发,证实了VNS通过活化心肌IRI大鼠远端动脉血管胆碱能抗炎通路改善血管功能紊乱的分子机制;并进一步探讨了迷走神经递质ACh通过抑制炎性因子诱导NCX1-TRPC3-IP3R1复合物形成,降低内皮细胞内钙超载的新机制。揭示迷走神经的血管保护作用,及其抗炎、抗钙超载的分子机制,为临床治疗CVD,改善血管收缩/舒张功能障碍提供新的理论依据。更多还原