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钙化主动脉瓣中ADAMTS5缺乏与瓣膜间质细胞中促骨生成活性升高有关。

ADAMTS5 Deficiency in Calcified Aortic Valves Is Associated With Elevated Pro-Osteogenic Activity in Valvular Interstitial Cells.

作者信息

Li Fei, Song Rui, Ao Lihua, Reece T Brett, Cleveland Joseph C, Dong Nianguo, Fullerton David A, Meng Xianzhong

机构信息

From the Department of Surgery, University of Colorado Denver, Aurora (F.L., R.S., L.A., T.B.R., J.C.C., D.A.F., X.M.); and Department of Cardiovascular Surgery, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China (F.L., N.D.).

出版信息

Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2017 Jul;37(7):1339-1351. doi: 10.1161/ATVBAHA.117.309021. Epub 2017 May 25.

Abstract

OBJECTIVE

Extracellular matrix proteinases are implicated in the pathogenesis of calcific aortic valve disease. The ADAMTS5 (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 5) enzyme is secreted, matrix-associated metalloendopeptidase, capable of degrading extracellular matrix proteins, particularly matrilin 2. We sought to determine the role of the ADAMTS5/matrilin 2 axis in mediating the phenotype transition of valvular interstitial cells (VICs) associated with calcific aortic valve disease.

APPROACH AND RESULTS

Levels of ADAMTS5, matrilin 2, and α-SMA (α-smooth muscle actin) were evaluated in calcified and normal human aortic valve tissues and VICs. Calcified aortic valves have reduced levels of ADAMTS5 and higher levels of matrilin 2 and α-SMA. Treatment of normal VICs with soluble matrilin 2 caused an increase in α-SMA level through Toll-like receptors 2 and 4, which was accompanied by upregulation of runt-related transcription factor 2 and alkaline phosphatase. In addition, ADAMTS5 knockdown in normal VICs enhanced the effect of matrilin 2. Matrilin 2 activated nuclear factor (NF) κB and NF of activated T cells complex 1 and induced the interaction of these 2 NFs. Inhibition of either NF-κB or NF of activated T cells complex 1 suppressed matrilin 2's effect on VIC phenotype change. Knockdown of α-SMA reduced and overexpression of α-SMA enhanced the expression of pro-osteogenic factors and calcium deposit formation in human VICs.

CONCLUSIONS

Matrilin 2 induces myofibroblastic transition and elevates pro-osteogenic activity in human VICs via activation of NF-κB and NF of activated T cells complex 1. Myofibroblastic transition in human VICs is an important mechanism of elevating the pro-osteogenic activity. Matrilin 2 accumulation associated with relative ADAMTS5 deficiency may contribute to the mechanism underlying calcific aortic valve disease progression.

摘要

目的

细胞外基质蛋白酶与钙化性主动脉瓣疾病的发病机制有关。ADAMTS5(含血小板反应蛋白基序的解聚素和金属蛋白酶5)是一种分泌型、与基质相关的金属内肽酶,能够降解细胞外基质蛋白,尤其是Ⅱ型基质金属蛋白酶。我们试图确定ADAMTS5/Ⅱ型基质金属蛋白酶轴在介导与钙化性主动脉瓣疾病相关的瓣膜间质细胞(VICs)表型转变中的作用。

方法与结果

评估钙化和正常人类主动脉瓣组织及VICs中ADAMTS5、Ⅱ型基质金属蛋白酶和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的水平。钙化主动脉瓣中ADAMTS5水平降低,Ⅱ型基质金属蛋白酶和α-SMA水平升高。用可溶性Ⅱ型基质金属蛋白酶处理正常VICs会通过Toll样受体2和4导致α-SMA水平升高,同时伴有 runt相关转录因子2和碱性磷酸酶的上调。此外,正常VICs中ADAMTS5基因敲低增强了Ⅱ型基质金属蛋白酶的作用。Ⅱ型基质金属蛋白酶激活核因子(NF)κB和活化T细胞核因子复合物1,并诱导这两种核因子相互作用。抑制NF-κB或活化T细胞核因子复合物1均可抑制Ⅱ型基质金属蛋白酶对VIC表型变化的影响。α-SMA基因敲低会减少,而α-SMA过表达会增强人VICs中促骨生成因子的表达和钙沉积形成。

结论

Ⅱ型基质金属蛋白酶通过激活NF-κB和活化T细胞核因子复合物1诱导人VICs发生肌成纤维细胞转变并提高促骨生成活性。人VICs中的肌成纤维细胞转变是提高促骨生成活性的重要机制。与ADAMTS5相对缺乏相关的Ⅱ型基质金属蛋白酶积累可能有助于钙化性主动脉瓣疾病进展的潜在机制。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4c2f/5516888/d52aa25bc79b/nihms876097f1a.jpg

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