Runx2-NLRP3轴调控基质硬度引发的血管平滑肌细胞炎症

心血管系统 免疫学 肾内科 医学 生命科学
慢性肾病 基质硬度 NLRP3 Runx2 血管平滑肌细胞炎症表型

慢性肾病中通过Runx2-NLRP3轴调控基质硬度血管平滑肌细胞炎症

学术背景

慢性肾病（Chronic Kidney Disease, CKD）是一种全球范围内的常见疾病，不仅导致患者的高发病率和死亡率，还显著增加了心血管事件的风险。动脉硬化（arterial stiffening）是CKD患者心血管并发症的标志之一，主要表现为动脉硬度增加和血管弹性降低。研究表明，动脉硬化与低度血管炎症密切相关，但基质硬度（matrix stiffness）在炎症发生中的具体作用机制尚不明确。因此，探索动脉硬化与血管炎症之间的因果关系，尤其是基质硬度如何调控血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）的炎症表型，成为了当前研究的热点。

论文来源

本论文由Zhiqing Li、Hao Wu、Fang Yao等研究人员共同完成，团队成员来自Peking University（北京大学）、Fuwai Hospital Chinese Academy of Medical Sciences（中国医学科学院阜外医院）等多个机构。该研究于2025年1月7日首次发表在《American Journal of Physiology-Cell Physiology》期刊上，题为《Runx2-NLRP3 axis orchestrates matrix stiffness-evoked vascular smooth muscle cell inflammation》。

研究流程与结果

1. 研究流程

a) 动物模型建立与动脉硬化评估

研究首先使用腺嘌呤（adenine）诱导的CKD小鼠模型，评估动脉硬化的发生及其与血管炎症的关系。小鼠分为对照组和CKD组，分别在2周、4周和8周时进行脉冲波速度（pulse-wave velocity, PWV）测量，以评估动脉硬度。同时，通过Masson染色和免疫荧光分析主动脉中的胶原积累和炎症标志物表达。

b) 基质硬度对VSMCs炎症表型的影响

为了研究基质硬度对VSMCs炎症表型的影响，研究团队使用不同硬度的胶原包被的聚丙烯酰胺水凝胶（polyacrylamide hydrogel）培养大鼠原代VSMCs。通过F-actin染色评估细胞形态变化，并通过实时定量PCR（qRT-PCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA）检测炎症因子（如MCP-1、IL-6、IL-1β和IL-18）的表达和分泌。

c) RNA测序与生物信息学分析

为了进一步探索基质硬度调控VSMCs炎症表型的分子机制，研究团队对软硬基质培养的VSMCs进行RNA测序（RNA-seq），并通过生物信息学分析差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）。通过Chip-Atlas数据库，筛选出可能参与调控的转录因子。

d) Runx2与NLRP3的调控关系验证

研究团队通过染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）和荧光素酶报告基因实验，验证Runx2对NLRP3的转录调控作用。同时，通过siRNA敲低Runx2或NLRP3，评估其对基质硬度诱导的VSMCs炎症表型的影响。

2. 主要结果

a) 动脉硬化先于血管炎症发生

在CKD小鼠模型中，PWV在疾病早期（2周）即显著增加，而血管炎症标志物（如MCP-1、IL-6、IL-1β和IL-18）的表达在8周时才显著上调。这表明动脉硬化先于血管炎症发生，提示动脉硬化可能是血管炎症的诱因。

b) 基质硬度诱导VSMCs炎症表型

基质硬度的增加显著改变了VSMCs的形态，使其从收缩型转变为合成型。同时，基质硬度上调了VSMCs中炎症因子的表达和分泌，表明基质硬度通过调控VSMCs的炎症表型促进了血管炎症的发生。

c) Runx2是基质硬度调控VSMCs炎症的关键转录因子

RNA测序和生物信息学分析发现，Runx2是基质硬度调控VSMCs炎症表型的关键转录因子。基质硬度显著上调了Runx2的表达，并促进了其核转位。敲低Runx2显著抑制了基质硬度诱导的VSMCs炎症反应。

d) NLRP3是Runx2的下游靶基因

ChIP-seq和荧光素酶报告基因实验证实，Runx2直接结合NLRP3的启动子区域，并调控其转录。敲低NLRP3或使用其特异性抑制剂MCC950均能显著抑制Runx2诱导的VSMCs炎症反应。

结论与意义

本研究发现，在CKD小鼠模型中，动脉硬化先于血管炎症发生，而基质硬度通过激活Runx2-NLRP3轴，诱导VSMCs向炎症表型转变，进而促进了血管炎症的发生。这一发现不仅揭示了动脉硬化与血管炎症之间的因果关系，还为CKD相关心血管并发症的治疗提供了新的潜在靶点。

研究亮点

  1. 首次揭示动脉硬化先于血管炎症发生：该研究通过时间序列分析，明确了动脉硬化与血管炎症的时间关系，为后续机制研究提供了重要线索。
  2. Runx2-NLRP3轴的发现：研究首次发现Runx2通过直接调控NLRP3，介导了基质硬度诱导的VSMCs炎症表型，为理解血管炎症的分子机制提供了新的视角。
  3. 基质硬度调控VSMCs炎症表型的机制：研究通过RNA测序和ChIP-seq等技术，系统阐明了基质硬度如何通过Runx2-NLRP3轴调控VSMCs的炎症表型，为CKD相关心血管疾病的治疗提供了新的理论依据。

其他有价值的信息

研究团队还提出了未来可能的治疗策略，包括通过小分子抑制剂或RNA疗法靶向Runx2或NLRP3，以抑制CKD患者的血管炎症。此外，研究团队计划在人类样本中进一步验证这些发现，并探索其临床应用价值。