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圆形Res。作者手稿;PMC 2011年4月2日提供。
以最终编辑形式发布为:
2010年2月18日在线发布。 数字对象标识:10.1161/CIRCRESAHA.109.209767年
预防性维修识别码:项目经理2927991
NIHMSID公司:尼姆斯190257
PMID:20167931

糖尿病患者冠状动脉BK通道的Caveolae介导的血管紧张素II信号调节

关联数据

补充资料

摘要

理论基础

大电导Ca2+-激活的K+血管紧张素II(Ang II)1型受体(AT)调节(BK)通道,它是血管张力的关键决定因素1R) 发送信号。糖尿病血管中已有Ang II功能上调和BK通道活性下调的报道。然而,Ang II介导的BK通道调节的分子机制,尤其是在糖尿病中,尚未被彻底研究。

目标

本研究的目的是确定小窝靶向是否促进糖尿病血管中的BK通道功能障碍。

结果

我们发现BK频道,AT1R、 G公司αq/11非吞噬细胞NAD(P)H氧化酶(NOX-1)和c-Src激酶(c-Src-激酶)共同定位于大鼠动脉平滑肌细胞(SMC)的小窝,小窝的完整性对AngⅡ介导的BK通道调节至关重要。最重要的是,这些蛋白的膜微域靶向性在链脲佐菌素(STZ)诱导的大鼠糖尿病血管的小窝中上调,导致Ang II诱导的氧化还原介导的BK通道修饰增强,导致BK通道和冠状动脉功能障碍。小窝的缺失消除了Ang II对血管BK通道活性的影响,并保留了糖尿病患者的BK通道功能。

结论

这些结果确定了受体-酶-通道-小窝微域复合物的分子方案,该复合物促进糖尿病患者血管BK通道功能障碍的发展。

关键词:BK通道、小窝蛋白-1、血管紧张素II、活性氧物种、冠状动脉平滑肌细胞

糖尿病血管并发症导致心脏病发作、心力衰竭和中风的风险增加2至4倍,在美国每年造成20多万人死亡。患有急性冠状动脉综合征的糖尿病患者由于微循环不良和血管功能障碍而导致死亡率显著增加1.大电导Ca2+-激活的K+(BK)通道是血管张力的重要决定因素。血管BK通道的激活使平滑肌细胞(SMC)的膜电位超极化,关闭电压门控钙2+并产生血管舒张。然而,糖尿病患者的BK通道功能受损,这是由于血管壁中的氧化应激增加了活性氧(ROS)的产生,如超氧阴离子(O2•−)、过氧化氢(H2O(运行)2)和过氧亚硝酸盐(OONO)2,伴随着包括一氧化氮和前列腺素在内的血管扩张剂的产生和生物利用度下降4,5NAD(P)H氧化酶活性被认为是O的主要来源2•−血管平滑肌细胞生成6,7血管NAD(P)H氧化酶在结构上与吞噬细胞不同,非吞噬细胞NAD(P)H氧化酶(NOX)包括NOX-1、NOX-4、p22phox、NOXO1(或p47phox)、NOXA1(或P 67phox8在糖尿病患者的血管中,NOX的表达和活性显著增加,而抗氧化酶的表达和活动减少9,10因此,ROS生成和清除之间的失衡是糖尿病细胞内氧化应激发展的基本机制。

血管紧张素II(Ang II)通过与1型(AT)结合在心血管稳态调节中发挥关键作用1R) 和类型2(AT2R) 受体。自动变速箱1R是一个G蛋白偶联受体,激活Gαq和Gβγ.Gαq-介导磷脂酶C/肌醇-1,4,5-三磷酸/Ca2+信号传导激活蛋白激酶C(PKC),是血管紧张素Ⅱ发挥生理和病理作用的主要机制11,12此外,Gβγ激活c-Src激酶(c-Src),进而激活c-Abl酪氨酸激酶,导致小窝蛋白-1(cav-1)的酪氨酸14磷酸化,并促进AT1R易位到小窝13,14由于c-Src也被活性氧激活,这些步骤导致了自我维持的激活环,促进了对Ang II刺激的持续活性氧生成。有趣的是,NOX-1定位于SMC小窝15和AT激活1血管紧张素Ⅱ受体与血管平滑肌细胞小凹的受体易位16使用NOX-1基因敲除小鼠进行的研究强调了NOX-1的生理重要性,这些小鼠缺乏Ang II诱导的ROS生成,并且血压降低14,17.

小窝蛋白是一种独特的瓶状非板球蛋白涂层的质膜微结构域,直径50–100 nm,其特征是其标志性结构蛋白小窝蛋白(cav)18,19Cav-1是血管SMC的主要亚型。cav-1的N末端(残基1-101)包含一个重要的功能结构:小窝蛋白支架结构域(残基82-101),对于膜结合和与包含小窝蛋白结合基序的信号蛋白(ΦXXXXΦXXΦ和ΦXΦXXXXφ,其中Φ代表芳香氨基酸,X代表任何氨基酸)的相互作用至关重要,包括AT1R信号蛋白13和BK通道20,21然而,小窝靶向调节BK通道的功能作用尚不清楚,尤其是在糖尿病血管中。

在这项研究中,我们假设caveolae Ang II信号复合物可能在ROS相关的BK通道调节中发挥重要作用,包括半胱氨酸氧化、酪氨酸硝化和酪氨酸磷酸化,导致糖尿病患者的血管BK通道功能障碍。我们发现BK频道,AT1R、 G公司αq/11caveolae中的c-Src和NOX-1具有物理相关性,SMC中Caveolale的完整性对于Ang II调节BK通道功能至关重要。此外,在链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠的血管系统中,cav-1表达上调,同时BK通道和AT之间的物理联系增加1R信号复合体,导致AT增强1R-介导的BK通道的氧化修饰和功能障碍。这些结果突出了小窝在Ang II抑制BK通道功能中的关键作用,这导致糖尿病患者的血管功能异常。

方法

展开的“材料和方法”部分位于在线数据补充http://circres.ahajournals.org.

I型糖尿病动物的发育与血管平滑肌细胞的分离

糖尿病大鼠和小鼠采用STZ注射法。动物的处理和护理以及动物程序均由梅奥诊所动物护理机构使用委员会批准。

如前所述,酶法分离大鼠冠状动脉和小鼠主动脉中的SMC22.

电生理学

全电池K+使用标准膜片钳技术记录电流22BK电流定义为0.1μmol/L iberiotoxin(IBTX)敏感成分。

冠状动脉环张力测量

采用大鼠冠状动脉左前降支进行收缩和舒张实验。

蔗糖梯度密度离心

如前所述,通过蔗糖密度梯度分级法测定大鼠主动脉中cav-1的细胞分布21.收集10个1.2-ml的组分,并通过Western blotting进行分析。

小干扰RNA敲除Cav-1

如前所述,使用人类Cav-1 siRNA敲除SMC中的Cav-120.

协同免疫沉淀和免疫印迹

如前所述进行免疫沉淀和免疫印迹2,23.

结果

I型糖尿病动物

糖尿病动物出现高血糖8周后,血糖显著升高,体重显著减轻(见在线数据补充).

血管紧张素Ⅱ和小泡靶向性对血管BK通道的调节

我们首先检测了Ang II对对照大鼠冠状动脉平滑肌细胞BK通道活性的影响。K(K)+在基线时连续记录Ang II(2μmol/L)和IBTX(0.1μmol/L)灌流后的电流。Ang II显著抑制K+电流,这种影响在冲刷后是可逆的(图1A). BK电流通过减去IBTX敏感性K得到+总K的成分+暴露于Ang II前后的电流和BK电流-电压(I–V)关系(保持电位HP=−60 mV,测试电位TP=−40 mV至+160 mV)如所示图1BAng II抑制了对照组大鼠的BK电流50.3%,从基线时的272.3±26.6 pA/pF降至135.2±14.2 pA/pF(与基线相比,TP=+150 mV,n=7,p<0.05)。

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血管紧张素II调节大鼠冠状动脉平滑肌细胞的BK通道需要小泡完整性

A类:批发K+基线、暴露于2μmol/L Ang II和0.1μmol/L IBTX以及洗脱后大鼠冠状动脉SMC的电流。B类:应用Ang II和冲洗后基线时BK电流的I–V曲线(n=7)。抄送:免疫印迹显示冠脉SMC在转染0、20、40、60和100 nmol/L cav-1 siRNA和100 nmol/L对照siRNA后48小时。医生:全细胞K的时间进程+施加2μmol/L Ang II和0.1μmol/L IBTX前后的电流(HP=-60 mV,TP=+100 mV)。Ang II在100 nmol/L对照siRNA处理的细胞中抑制了约50%的BK电流(○),但在100 nmol/L cav-1 siRNA处理细胞中没有抑制(●)。E类:组结果(n=6)是在Ang II和IBTX效应达到稳态后,从面板D实验中获得的。*:与对照组相比p<0.05。

Ang II对BK通道功能的影响通过外部单个BK通道记录得到证实(《数据补充》在线图一). 细胞外应用2μmol/L Ang II导致通道开放概率降低49.4%,从基线时的0.45±0.06降至Ang II时的0.23±0.03(p<0.05,n=4)。

为了确定小窝在Ang II信号转导中的作用,我们使用siRNA检测了大鼠冠状动脉平滑肌细胞中cav-1敲低对Ang II抑制BK通道的影响。图1C显示了在用0、20、40、60和100nmol/L的cav-1 siRNA和100nmol/L的对照siRNA转染后48小时,在冠状动脉SMC中cav-1的蛋白表达。与对照siRNA相比,40nmol/L或更高的cav-1 siRNA显著抑制cav-1表达80%至90%。图1D显示了全细胞K的时间进程+用100 nmol/L cav-1 siRNA或100 nmol/L对照siRNA转染大鼠冠状动脉平滑肌细胞48小时后的电流,对2μmol/L Ang II和0.1μmol/L IBTX的反应。Ang II通过控制siRNA转染抑制细胞中的BK电流,但通过cav-1 siRNA转导未能抑制细胞中BK电流。相反,注意到BK电流略有增加。组数据(n=6)如所示图1E.

STZ诱导糖尿病大鼠血管BK通道受损与冠状动脉反应性

确定AT的作用1R介导的糖尿病血管中的BK通道调节,我们检测了Ang II对STZ诱导的糖尿病大鼠冠状动脉平滑肌细胞中BK电流的影响。全电池K+基线时的电流为61.5±10.6 pA/pF(TP=+150 mV,n=8,p<0.05,与对照基线相比),2μmol/L Ang II时的电流则为61.2±15.7 pA/pF.(n=8;n=n.S.与糖尿病基线相比)。暴露于Ang II前后的代表性轨迹和BK通道I-V曲线如所示图2A糖尿病冠状动脉平滑肌细胞中几乎没有BK电流,且无Ang II效应,表明糖尿病患者存在明显的血管BK通道功能障碍。

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STZ诱导糖尿病大鼠冠状动脉BK通道功能和血管反应性受损

答:全电池K+应用Ang II、IBTX和化学物质洗脱后,糖尿病大鼠基线时的电流和BK通道I–V曲线。随着Ang II效应的丧失,糖尿病SMC中的BK电流显著降低。虚线表示对照大鼠基线的I-V曲线。B类:STZ诱导的糖尿病大鼠冠状动脉对Ang II、IBTX和NS-1619的反应性受损。*:与对照组相比p<0.05。

为了确定这些发现的生理相关性,测量了Ang II和NS-1619(BK通道特异性激活剂)对对照组和STZ诱导的糖尿病大鼠冠状动脉环收缩/舒张的影响。我们发现,在糖尿病大鼠中,Ang II(2μmol/L)和IBTX(0.1μmol/L)引起的冠状动脉收缩分别减少了76.6%和46.2%;而NS-1619介导的冠状动脉舒张功能降低了59.0%(图2B). 这些结果表明,糖尿病患者的BK通道介导的冠状动脉反应性异常。

BK通道的共校准,AT1R、 G公司αq/11血管平滑肌细胞小窝中的NOX-1和c-Src

为了更好地理解小窝靶向调节BK通道活性的分子机制,我们测定了BK通道的细胞分布,AT1R、 G公司αq/11通过蔗糖密度梯度分馏法测定对照组和STZ诱导的糖尿病大鼠血管中的NOX-1和c-Src。由于STZ诱导的糖尿病大鼠主动脉平滑肌细胞和冠状动脉平滑肌细胞中的BK通道表现出类似的异常(《数据补充》在线图二),我们使用主动脉进行进一步的生化表征。图3A和3B显示对照组和糖尿病大鼠主动脉的细胞裂解物和组分(1至10,1为最轻组分,10为最重组分)的免疫印迹,免疫印迹抗cav-1、抗BK通道、抗c-Src、抗NOX-1、抗Gαq/11和反AT1R抗体。BK信道,NOX-1,Gαq/11在对照组和糖尿病大鼠主动脉的低浮力密度、富含小窝的部分中检测到c-Src。相比之下,AT很少1在基线条件下,在对照组和糖尿病大鼠富含小窝蛋白的部分中检测到R。然而,用Ang II治疗后从动物身上获得的主动脉显示AT1在低浮力密度组分中很容易检测到R,这表明受体在激动剂激活后易位到小窝,与以前的报道类似16.AT分布分析1膜组分中的R表明,Ang II治疗后,对照组和STZ诱导的糖尿病大鼠之间的差异很大。在对照组大鼠中,仅占总AT的28.5%1R处于低浮力密度分数(分数1至6),而AT占总浮力密度的83.4%1STZ诱导的糖尿病大鼠低浮力密度组分中发现R(图3C). 这些结果表明,小窝靶向AT1糖尿病血管中的R增强。

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BK通道与AT的共调校1R及其信号蛋白在大鼠主动脉SMC小窝中的表达

cav-1、AT的分布1R、 BK通道、c-Src、NOX-1和Gαq/11在控制中(A类)和糖尿病大鼠主动脉(B类)通过密度梯度分馏分析,1为最轻组分,10为最重组分。针对抗BK通道、抗AT的组分的免疫印迹1R、 抗c-Src、-NOX-1和-Gαq/11抗体显示其存在于低浮力密度、富含小窝蛋白的组分中。几乎没有AT1基线时(Ang II前),对照组和糖尿病大鼠富含小窝蛋白的部分中有R,但在Ang II治疗后(AngⅡ后),很容易检测到它们的存在。AT的模式1比较对照组和糖尿病大鼠主动脉密度梯度分数的R分布(C类). 在对照组大鼠中,仅占总AT的28.5%1在激动剂刺激下,R易位到低浮力密度组分(1号到6号),而AT的易位率为83.4%1R在糖尿病大鼠中就是这样做的。

Ang II诱导的翻译后调节对BK通道活性的抑制作用

我们进一步确定PKC、NOX-1和c-Src在Ang II介导的BK通道功能障碍发展中的作用。我们发现,在与膜透性PKC肽抑制剂(50μmol/L)孵育1h后,血管紧张素Ⅱ不再抑制冠状动脉平滑肌细胞中的BK电流。暴露于2μmol/L Ang II后,基线时的BK电流密度为229.9±67.5 pA/pF,与基线相比为274.8±64.5 pA/pF(TP=+150 mV,n=10,p=n.S.)(图4A). 类似地,用c-Src抑制剂Lavenustin a(LavA,10μmol/L)或NOX-1抑制剂二苯碘铵(DPI,20μmol/L)预处理1h,就消除了Ang II对BK通道活性的影响。LavA预处理后,基线时BK电流密度为210.1±58.8 pA/pF,Ang II时为249.0±67.2 pA/pF(n=11,p=n.S.与基线相比)(图4B). DPI预处理后,基线时BK电流为180.7±31.3 pA/pF,Ang II时为182.0±42.3 pA/pF(TP=+150 mV,n=8,p=n.S.)(图4C). 相反,用10μmol/L Lavenustin B(LavB,LavA的阴性对照)预处理并没有抑制Ang II效应(数据未显示)。因此,这些结果表明Ang II通过PKC、c-Src和NOX介导的机制抑制BK通道。

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PKC、c-Src和NOX-1抑制剂对AngⅡ抑制BK通道的作用

膜透性PKC肽抑制剂孵育1小时后冠状动脉平滑肌细胞的BK电流(A类)、熔岩(B类)和DPI(C类)基线检查时和暴露于2μmol/L Ang II时。这些抑制剂消除了血管紧张素II的作用。显示组结果的I–V曲线(n=8至10,p=n.S.与基线)。

BK通道AT的比较1正常和STZ诱导糖尿病大鼠主动脉中R和cav-1的表达

我们测定了BK通道、AT的表达1糖尿病血管中的R和cav-1。图5A显示了对照组和糖尿病大鼠主动脉匀浆对抗BK通道、抗AT的免疫印迹1R和抗cav-1抗体,以及抗β-肌动蛋白抗体作为负荷控制。BK通道和AT通道无显著差异1对照组和糖尿病大鼠之间的R表达,但糖尿病大鼠的cav-1表达增加了3.1±0.2倍(n=3,与对照组相比p<0.05)。这些结果表明,糖尿病血管中BK通道活性的降低并不是由于通道表达下调,而是与小泡丰度增加时通道功能改变有关。

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糖尿病大鼠主动脉cav-1表达上调及小泡靶向性

答:针对BK通道的免疫印迹1来自对照组和糖尿病大鼠三对主动脉的R和cav-1。Cav-1表达显著增加,但不包括BK通道或AT1R。B类:使用抗AT分析对照组和糖尿病大鼠主动脉匀浆上抗cav-1抗体的免疫沉淀物(IP)1R、 抗NOX-1、抗c-Src抗体。抄送:抗3-硝基酪氨酸抗体的IP与抗BK通道抗体杂交。医生:抗磷酸酪氨酸抗体的IP与抗BK通道抗体杂交。

增强BK通道的小窝靶向性,AT1R、 糖尿病血管中NOX-1和c-Src与BK通道的氧化修饰

图5B显示了两对具有代表性的对照组和STZ诱导的糖尿病大鼠主动脉匀浆的结果,其中用抗cav-1抗体的免疫沉淀物分析了BK通道、c-Src和NOX-1的存在。Cav-1相关的BK通道,AT1R、 与对照组大鼠相比,糖尿病大鼠的c-Src和NOX-1显著增加,分别增加1.9±0.2(n=4)、2.6±0.4(n=3)、2.1±0.4(n=3)和1.6±0.1倍(n=3)。

由于ROS是AT的杰出产品1R信号和产生氧化调节的机制位于SMC小窝BK通道附近,我们检测了BK通道和AT之间增加的小窝介导的关联的潜在后果1通过测定BK通道氧化修饰在糖尿病中的R信号级联。我们发现,在糖尿病血管中,BK通道酪氨酸硝化增加3.3±0.4倍(n=3,与对照组相比p<0.05)(图5C)BK通道酪氨酸磷酸化增加2.1±0.3倍(n=4,p<0.05)(图5D). 这些结果表明,BK通道和AT的小窝靶向性增强1糖尿病血管中的R信号分子可能是BK通道蛋白翻译后氧化修饰增强的基础,解释了糖尿病中BK通道病变的分子机制。

在cav-1基因敲除(KO)糖尿病小鼠中保持BK通道活性

为了确定小窝在控制和糖尿病中对BK通道功能的作用,我们使用cav-1KO小鼠进行了进一步的研究。图6A和6B显示K的时间进程和代表性轨迹+非糖尿病WT和KO小鼠在基线、暴露于Ang II和IBTX以及化学物质洗脱后主动脉SMC中的电流。施加2μmol/L Ang II前后的BK电流I–V曲线如所示图6CAng II对WT小鼠的BK电流产生50%的抑制作用;而在cav-1 KO小鼠中没有Ang II效应。结果与cav-1 siRNA治疗后大鼠冠状动脉平滑肌细胞的结果相似。在糖尿病WT小鼠中,血管BK通道对Ang II几乎没有反应(图7). 基线时电流密度为27.2±6.9 pA/pF,暴露于2μmol/L Ang II后电流密度为26.8±12.8 pA/pF(TP=+150 mV,n=9,p=n.S vs.基线)。在糖尿病cav-1 KO小鼠中,BK通道对Ang II也不敏感;Ang II治疗后,基线时的BK电流密度为155.5±28.3 pA/pF(TP=+150 mV,n=9,与WT相比p<0.05)和133.1±30.7 pA/pF。这些结果表明,在糖尿病患者中,血管BK通道活性严重丧失,而Ang II没有进一步抑制。然而,在KO小鼠中,糖尿病患者的血管BK通道功能保持不变,因为小窝的缺失使通道免于AngⅡ介导的失活。

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血管紧张素II对WT和cav-1 KO小鼠主动脉SMC中BK电流的影响

A类:基线和暴露于2μmol/L Ang II和0.1μmol/L IBTX后,WT和cav-1 KO小鼠主动脉SMC中BK电流的时间进程。B类:K+在实验的每个阶段,WT和KO小鼠主动脉平滑肌细胞的电流A类Ang II对KO小鼠的BK电流没有影响。C类:应用Ang II前(○)和后(●)WT和KO小鼠BK电流的I–V曲线(每组n=10)。

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Ang II对STZ诱导的糖尿病WT和cav-1KO小鼠主动脉平滑肌细胞BK通道的影响

答:全电池K+应用Ang II、IBTX和化学物质洗脱后,基线时糖尿病WT(左)和KO小鼠(右)主动脉平滑肌细胞的电流。B类:糖尿病WT和KO小鼠暴露于Ang II前后BK电流的I–V曲线。虚线表示WT控制中的BK电流密度。

讨论

在本研究中,我们提供了令人信服的证据,证明小窝在介导Ang II对血管性BK通道的抑制中起着关键作用。首先,我们展示了BK通道和AT1R信号级联,包括Gαq/11、c-Src和NOX-1共同定位于血管平滑肌细胞的小窝。Ang II通过激活其下游通路抑制BK通道功能。第二,血管平滑肌细胞中使用siRNA的cav-1敲除和cav-1基因消融导致血管平滑肌中cav-1缺失,Ang II失去对BK通道功能的影响。第三,STZ诱导的糖尿病大鼠冠状动脉BK通道活性和冠状动脉反应性受损。随着糖尿病的发展,cav-1表达上调,伴随着酪氨酸磷酸化和酪氨酸硝化对BK通道的氧化修饰增加。第四,小窝的缺失保留了糖尿病患者的BK通道功能。这些结果表明血管BK通道功能受到Ang II-AT的重要调节1R信号转导和小窝靶向对促进Ang II-AT至关重要1R介导效应。BK通道功能因Ang II-AT升高而严重受损1糖尿病患者的R-小窝氧化应激信号。

小泡作为重要的膜微域出现,促进了信号转导机制,因为在血管平滑肌细胞的小泡中发现了多种信号分子,包括BK通道和AT1R信号蛋白。然而,小窝靶向的功能后果以及小窝介导的血管BK通道功能调节的分子机制尚不清楚。在培养的牛主动脉内皮细胞中,BK通道是静止的,但可以在异丙肾上腺素刺激下或通过使用β-环糊精溶解小窝来激活20根据具有类似吸液管电阻的内外宏补片中的BK电流测量值(假设每个宏补片具有类似的吸液管尖端表面积),Alioua等人。21据报道,cav-1影响Slo表面表达。具体而言,与cav-1在HEK293细胞中的共同表达可将Slo电流(nA*MΩ)降低70%,而通道对电压和Ca的敏感性2+未更改。Slo中YNMLCFGIY小窝蛋白结合基序的进一步缺失消除了通道表面的表达。然而,使用全细胞记录技术,我们没有发现IBTX敏感性K+WT和cav-1 KO小鼠之间SMC中的电流(pA/pF)。这些结果表明,cav-1在天然血管平滑肌细胞中调节BK通道的机制可能与在异源表达系统中不同。

本研究的一个关键发现是小窝完整性对AT至关重要1R介导的BK通道调节。在cav-1基因敲除的大鼠冠状动脉平滑肌细胞和cav-1KO小鼠主动脉平滑肌细胞中,Ang II对BK通道的抑制被消除。我们发现针对AT1血管小凹的R需要激动剂刺激,这表明存在一种优雅的平衡和控制机制,可以排除AT的非特异性偶然激活1R信号级联,与之前的观察结果一致16此外,我们发现BK通道和AT1R、 信号蛋白共同定位于SMC小窝,通过蔗糖密度梯度分级、共焦成像分析证明(《数据补充》在线图三),并且通过与cav-1的共免疫沉淀,具有生理意义,因为这样的组织将BK通道带到c-Src、PKC和NOX-1附近并与之紧密接近,c-Src、PKC和NOX-1是AT的下游效应物1R信号。AT刺激1R by Ang II通过激活c-Src和PKC激活两条主要的下游通路,从而激活NOX。NOX-1和NOX-4是人冠状动脉平滑肌细胞中主要的NOX亚型,它们具有不同的亚细胞分布,NOX-1定位于小窝,NOX-4定位于细胞质15最重要的是,我们发现糖尿病大鼠主动脉中的cav-1表达增加了3.1倍,与之前的报告类似24此外,经Ang II刺激后,总AT的83.4%1在糖尿病大鼠中,R移动到低浮力密度部分,而在对照大鼠中为28.5%。这种细胞重塑使BK通道、AT的丰度增加了1.6至2.6倍1R、 小窝中的NOX-1和c-Src。

糖尿病患者血管紧张素Ⅱ介导的效应依赖于活性氧的生成,肾素-血管紧张素系统被激活25Yoshimoto等人。26据报道,与10μmol/L Ang II孵育2小时后,大鼠主动脉平滑肌细胞ROS生成和NOX-1表达显著增加。我们已经证实,用NOX抑制剂治疗后,培养的人冠状动脉平滑肌细胞内ROS的生成显著减少,而用线粒体电子传递复合物II抑制剂治疗后则没有(《数据补充》在线图四). 此外,与2μmol/L Ang II孵育可显著增加WT小鼠新鲜分离的主动脉平滑肌细胞的ROS生成,但不增加cav-1 KO小鼠的ROS产生(《数据补充》在线图五). 这些结果表明,在动脉SMC中,小窝相关NOX-1是细胞内O的主要来源2•−AT响应生成1R刺激。然而,AT的活性升高1糖尿病中的R信号级联以及与ROS生成酶的接近使得BK通道特别容易受到氧化还原调节。我们以前曾报道过在高糖存在下HEK293细胞中表达的hSlo易受H的抑制调节2O(运行)2和OONO− 2.此外,O2•−可以进一步增强c-Src活性27导致通道酪氨酸磷酸化和O2•−也可以与NO反应生成ONOO导致通道酪氨酸硝化28酪氨酸磷酸化和硝化是蛋白质翻译后修饰的两个重要机制。事实上,在STZ诱导的糖尿病大鼠动脉中,BK通道酪氨酸磷酸化和酪氨酸硝化分别增加2.1倍和3.3倍。ONOO公司已知直接抑制BK通道功能2,29我们发现,与0.1μmol/L ONOO孵育后,冠状动脉SMC中的BK通道活性消失在2小时内(数据未显示),蛋白质硝化达到最大效果的时间28与熔岩孵育消除了Ang II对BK电流的影响,这与Alioua的报告一致30随着cav-1表达上调和BK通道和AT定位增加1糖尿病血管小窝中的R信号蛋白,我们认为Ang II通过小窝相关NOX-1激活介导的ROS生成在BK通道调节中起着重要作用。相反,小窝的缺失可以防止Ang II对糖尿病患者BK通道活动的有害影响。

我们的研究有潜在的局限性。首先,密度梯度分馏和免疫沉淀实验需要大量蛋白质,这些实验是用主动脉代替冠状动脉进行的。其次,在主动脉平滑肌细胞中观察WT和cav-1 KO小鼠的BK通道活性。然而,我们已经证明Ang II-BK通道在大鼠冠状动脉、大鼠主动脉和小鼠主动脉SMC中的调节是相同的。因此,我们相信这些实验得出的结论是有效的,因为它们都有相同的结果。

总之,我们已经展示了BK通道和AT1R信号蛋白共同定位于血管小窝微区,小窝靶向对Ang II调节BK通道功能至关重要。图8,我们提出了一个工作模型来说明血管SMC的小窝促进BK通道和AT的组装1R信号蛋白形成分子复合物,导致BK通道翻译后调控增加。因此,我们的结果揭示了小窝微区组织促进糖尿病血管中BK通道功能抑制的分子机制,这反过来调节冠状动脉血流量,并可能影响患有急性冠脉综合征的糖尿病患者的临床结局。

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小窝促进糖尿病血管紧张素Ⅱ诱导的BK通道功能障碍模型

Ang II刺激后,AT1R易位到小窝,这需要c-Abl介导的cav-1酪氨酸14磷酸化。AT卡沃莱1R与G相互作用αq通过p47phox磷酸化和Rac-1磷酸化激活PKC并增强NOX-1复合物活性。Ang II与AT的绑定1R释放Gβγ激活c-Src/c-Abl,导致cav-1酪氨酸14磷酸化和AT增加1R易位。活性氧增强c-Src/蛋白酪氨酸激酶(PTK)活性并抑制蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)活性,从而导致蛋白酪氨酸磷酸化增加。两个H2O(运行)2和OONO直接导致BK通道半胱氨酸氧化和OONO产生BK通道酪氨酸硝化。Ang II诱导的翻译后氧化修饰的这些机制损害血管BK通道功能。

新颖性和意义

已知的是什么?

  • 小泡为信号转导提供了一个中心平台,包括AT1R信号。
  • Ang II的作用是通过活性氧物种的产生来介导的。
  • 血管大电导钙2+-激活的K+糖尿病患者(BK)通道活性受损,导致糖尿病血管功能障碍。

这篇文章提供了哪些新信息?

  • BK通道与AT共用1R及其信号蛋白如PKC、NOX-1和c-Src位于血管平滑肌细胞的小窝中,形成通道受体-酶-小窝微域复合物。
  • 糖尿病血管中Cav-1表达上调,BK通道-AT增强1R信号传导小窝靶向,导致氧化还原介导的BK通道修饰增加。
  • Cav-1基因消融保护糖尿病患者的血管BK通道功能。

这是首次报道小窝Ang II信号通路参与血管BK通道调节,促进糖尿病患者的BK通道和冠状动脉功能障碍。我们的结果揭示了糖尿病血管功能障碍的基本机制,并可能有助于建立BK通道作为治疗糖尿病血管并发症的治疗靶点。

补充材料

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致谢

资金来源

这项工作得到了美国糖尿病协会(ADA-JFA-07-39)和美国国立卫生研究院(HL74180和HL080118)的资助。

非标准缩略语和缩写

昂二世
血管紧张素II
自动变速箱1R(右)
血管紧张素Ⅱ1型受体
BK通道
大电导钙2+-激活的K+通道
洞穴-1
小窝蛋白-1
非受体酪氨酸激酶
c-Src激酶
G公司αq/11
G蛋白q/11α亚单位
惠普
保持电位
IP(IP)
免疫沉淀
IBTX公司
伊比蝎毒素
氮氧化物-1
非吞噬细胞NAD(P)H氧化酶-1
PKC公司
蛋白激酶C
ROS公司
活性氧物种
过亚硝酸根
OONO公司、STZ、链脲佐菌素
SMC公司
平滑肌细胞
TP(转移定价)
测试电位

脚注

披露

没有。

工具书类

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