Abstract
AGE/RAGE-signalering har varit en välstuderad kaskad i många olika sjukdomstillstånd, särskilt diabetes. På grund av receptorns komplexa natur och flera korsande vägar är AGE/RAGE-signalmekanismen fortfarande inte väl förstådd. Syftet med denna översikt är att belysa nyckelområden för AGE/RAGE-medierad vaskulär förkalkning som en komplikation till diabetes. AGE/RAGE-signalering påverkar kraftigt både cellulära och systemiska reaktioner för att öka benmatrisproteiner genom PKC, p38 MAPK, fetuin-A, TGF-β, NFκB och ERK1/2-signalvägar i både hyperglykemiska och förkalkningstillstånd. AGE/RAGE-signalering har visat sig öka oxidativ stress för att främja diabetesmedierad vaskulär förkalkning genom aktivering av Nox-1 och minskat uttryck av SOD-1. AGE/RAGE-signalering vid diabetesmedierad vaskulär förkalkning tillskrivs också ökad oxidativ stress som resulterar i fenotypisk växling av VSMC:er till osteoblastliknande celler vid AGE-inducerad förkalkning. Forskarna fann att farmakologiska medel och vissa antioxidanter minskade kalkavlagringen vid AGEs-inducerad diabetesmedierad kärlförkalkning. Genom att förstå den roll som AGE/RAGE-signalkaskaden spelar vid diabetesmedierad kärlförkalkning kan farmakologiska ingrepp göras för att minska svårighetsgraden av denna diabeteskomplikation.
1. Introduktion
Diabetes mellitus är en familj av sjukdomar som kännetecknas av förhöjda blodglukosnivåer eller hyperglykemi till följd av kroppens oförmåga att producera och/eller använda insulinhormonet. Typ I-diabetes mellitus är förknippad med pankreas β-celldysfunktion som resulterar i förlust av insulinproduktion, medan typ II-diabetes mellitus orsakas av insulinreceptordysfunktion där insulinreceptorsignalering är frikopplad från glukosupptag. Diabetes mellitus är mycket utbredd i USA med cirka 29 miljoner människor som lever med diabetes eller 9,3 % av befolkningen . Det rapporteras att dödligheten i kardiovaskulära sjukdomar för en person, 18 år och äldre, med diabetes var cirka 1,7 gånger högre än för normalbefolkningen . Den ökade dödligheten i kardiovaskulära sjukdomar hos diabetiker visar hur allvarliga komplikationer som kan uppstå till följd av denna patologi. Därför är det viktigt att förstå kopplingen mellan kardiovaskulär sjukdom och diabetes .
2. Typ II-diabetes och kärlförkalkning
Typ II-diabetes har starkt kopplats till kärlförkalkning genom flera olika mekanismer, varav några inkluderar oxidativ stress, hyperglykemi, hyperkalemi och hyperkalcemi, där oxidativ stress är huvudfokus för denna genomgång . Vaskulär förkalkning beskrivs som en härdning av artärens mediala skikt genom deponering av hydroxyapatitmineraler i den extracellulära matrisen . Denna process, som tidigare ansågs vara passiv och förknippad med åldrande, har nu visat sig vara en hårt reglerad cellmedierad process . Under den vaskulära förkalkningen aktiverar bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) core binding factor alpha-1 (CBFA-1, även känd som RunX2), som fungerar som den primära transkriptionsregulatorn för mognad av osteoblaster i benet . CBFA-1 uppreglerar också produktionen av osteoblastproteiner i vaskulära glatta muskelceller (VSMC), vilket tros orsaka en fenotypisk övergång av VSMC till en osteoblastliknande fenotyp . Alkalisk fosfatas (ALP) och bone sialoprotein (BSP) har visat sig vara tidiga markörer för osteoblastaktivitet, medan markörer som osteopontin (OPN) och osteokalcin uppregleras sent i förkalkningsprocessen . Deras primära funktion är att öka bildningen och avlagringen av hydroxyapatit, som består av kollagen av typ I och andra icke-kollagena proteiner . ALP, som i första hand är avsett för benbildning, ansvarar för att klyva pyrofosfat till fosfat för att främja hydroxyapatitdeposition och mineralisering i benet . BSP är ansvarig för kärnbildning av hydroxyapatitmineral . I likhet med ALP är OPN också kopplat till hydroxyapatitdeposition och kan fungera som en mediator för cellfästning och signalering . Hydroxyapatitstorlek och -form förmedlas av osteokalcin genom en K-vitaminberoende mekanism . Sammantaget visar dessa data på potentialen att främja benbildning i ett levande system, och forskare har utnyttjat denna kunskap om benmatrisproteiner för att förstå de underliggande mekanismerna för vaskulär förkalkning och typ II-diabetes.
I en serie studier utförda av Chen m.fl. analyserades artärer som skördats från diabetespatienter och icke-diabetespatienter för att bestämma mängden kalcium, OPN, ALP, kollagen av typ I och BSP. Med undantag för BSP var alla undersökta benmatrisproteiner signifikant förhöjda till följd av diabetes . In vitro-experiment, där man använde sig av glatta kärlmuskelceller från nötkreatur (BVSMC) som odlades i euglykemiska (normal glukos) och hyperglykemiska förhållanden, avslöjade att nivåerna av CBFA1, ALP och osteokalcin var signifikant högre i de celler som odlades i ett media med hög glukoshalt. Dessutom var kalkavlagringen också signifikant högre i högglukosmedier än i normalglukosmedier, och denna trend observerades också när båda typerna av tillväxtmedieförhållanden kompletterades med kalkavlagringsmedier. Kalkningsmedier innehåller förhöjda nivåer av oorganiskt fosfat för att främja förkalkning genom utnyttjande av de celler som behöver upprätthålla homeostas. För att fastställa de signalmekanismer som är ansvariga för det ökade uttrycket av benmatrisprotein utsattes BVSMC för höga glukosnivåer och proteinkinas C (PKC)-aktiviteten hämmades farmakologiskt i både normala och högglukosbehandlade celler. PKC valdes som fokus för signalvägen på grund av dess förutbestämda roll i cellulära reaktioner på diabetes och hyperglykemi . Som ett resultat av detta minskade uttrycket av benmatrisproteiner avsevärt, medan det i normala glukosbehandlade celler inte fanns någon anmärkningsvärd förändring av proteinuttrycket. Denna studie visade också på ökad BMP-2-sekretion från BVSMCs som odlats i glukosmedium med hög glukoshalt. Sammantaget drog Chen et al. slutsatsen att hyperglykemiska förhållanden, som observeras vid diabetes, främjar uppreglering av benmatrisproteiner och vaskulär förkalkning . Stödstudier av Mori et al. visade att OPN uppreglerades och aktiverades av en liknande PKC-medierad väg i VSMC från diabetiska råttor. Western blotting bekräftade att PKC-hämning resulterade i en märkbar minskning av OPN-proteinuttrycket . Sammantaget har dessa studier visat inte bara förekomsten av benmatrisproteinuttryck i vaskulära glatta muskelceller utan också PKC:s roll i diabetesmedierad vaskulär förkalkning.
3. Vaskulär förkalkning och AGE-RAGE-signalering
Förutom det ökade benmatrisproteinuttrycket i VSMC:er under diabetes- och förkalkningsbehandlingar har studierna också visat att avancerade glykeringsslutprodukter (AGE:er) och deras receptorer (RAGE:er) spelar en roll vid vaskulär förkalkning . Patienter med typ II-diabetes har visat sig ha en betydligt högre koncentration av AGEs än den icke-diabetiska befolkningen . AGE:er bildas under hela livet som ett resultat av ökad cirkulerande glukos och andra reducerande sockerarter, t.ex. galaktos och fruktos, som reagerar med aminogrupper i proteiner för att bilda Schiff-baser som antingen följer polyolvägen för att ge AGE:er eller bryts ned . Dessa glykerade slutprodukter interagerar med RAGE, som är transmembranproteiner som ingår i immunoglobulinöverfamiljen. RAGEs uppregleras som svar på ökade cirkulerande AGE-nivåer . Vid AGE-RAGE-bindning verkar RAGE genom PKC-ζ för att utlösa nedströmsaktivering av en signalkaskad som verkar genom p38 mitogenaktiverat proteinkinas (MAPK), transformerande tillväxtfaktor-β (TGF-β) och kärnfaktor κB (NFκB) . Suga et al. visade att aktivering av AGE-RAGE-signalering i VSMC hos råttor minskade uttrycket av VSMC-genmarkörer som smooth muscle-myosin heavy chain (SM-MHC) och smooth muscle 22α (SM22α) . Denna nedreglering av VSMC-markörer tyder på en möjlig fenotypisk övergång från VSMC till en osteoblastliknande fenotyp . Detta stöds av resultat från mänskliga VSMC (HVSMC) där aktivering av RAGE ökade mRNA-uttrycket och aktiviteten av ALP, ett benmatrisprotein, vilket tyder på att RAGE-signalering spelar en roll för vaskulär förkalkning . Dessa studier visade på vissa grundläggande roller för RAGE i VSMC-kalkning genom PKC-ζ-signalering, ökat uttryck av ALP och minskat uttryck av VSMC-genmarkörer.
I studier utförda av Tanikawa m.fl. med hjälp av en HVSMC in vitro-kalkningsmodell ökade en höjning av nivåerna av AGE:er signifikant mängden kalkavlagring efter 7 och 14 dagar jämfört med BSA-behandlade och kontrollprover . Dessutom var mRNA-uttrycket av CBFA-1 (RunX2), ALP-aktiviteten och proteinnivåerna av osteokalcin också signifikant förhöjda. Tillsammans tyder dessa data på att AGE-behandling främjar en osteoblastliknande fenotyp i HVSMC. Detta fenotypiska byte var inte beroende av kalkningsmedier eftersom liknande resultat hittades med HVSMCs som odlades med och utan kalkningsmedier . VSMC:s uttryck av osteoblastproteiner kan vara kopplat till p38 MAPK-aktivitet eftersom Tanikawa et al. fann att p38 MAPK-aktiveringen ökade med ökad AGE-exponering. Omvänt minskade p38 MAPK-aktiveringen när RAGE-signalering dämpades, och förändringarna i p38 MAPK korrelerade med minskade nivåer av ALP-aktivitet trots AGE-inducerad förkalkning . I en liknande studie av Hu et al. visade sig p38 MAPK vara nödvändig för osteoblastdifferentiering i MC3T3-E1-celler. Farmakologisk hämning av p38 MAPK resulterade i minskad ALP-aktivitet, vilket visar att p38 MAPK krävs för ALP-uttryck i osteoblastliknande celler . ALP-aktiviteten kan därför direkt påverkas av både ökad AGE-exponering och ökad RAGE-signalering genom p38 MAPK. Detta förhållande tyder på att p38 MAPK spelar en nyckelroll i AGE-RAGE-vägen vid diabetesmedierad kärlförkalkning .
Men samtidigt som dessa resultat visar betydelsen av AGE-RAGE-vägen vid diabetesmedierad kärlförkalkning visade Ren et al. att AGE:er också signifikant ökade intracellulära kalciumnivåer i VSMC:er från råttor . Man fann att mRNA-nivåerna av ALP och OPN ökade signifikant efter 24 timmars exponering för glykerat albumin (AGE-BSA). På grund av ökningen av ALP och OPN med AGE-BSA-behandling visade gruppen också att RAGE uppreglerades i råttans VSMC. Vid inkubation med en neutraliserande antikropp mot RAGE minskade mängden kalcium och ALP-uttryck. De observerade förändringarna bekräftade att RAGE medierar AGE-inducerad VSMC-kalkning . Wei et al. visade att diabetes påskyndade aortaförkalkning hos hanar av Wistar-råttor . Djuren behandlades med streptozotocin (STZ) för att inducera diabetes och behandlades sedan med vitamin D3 och nikotin (VDN) för att inducera vaskulär förkalkning. von Kossa-färgning gjorde det möjligt att visualisera kalciumpartiklarna i den borttagna aortavävnaden, och kalciumpartiklar hittades i det utvalda vävnadsavsnittet. Western blot-analys visade en signifikant ökning av ALP-uttrycket och nivåerna av AGEs ökade också hos de diabetiska och VDN-behandlade djuren . Det är viktigt att påpeka att även om AGE-RAGE-signalering direkt kan förmedla vaskulär förkalkning vid diabetes, kan AGE-RAGE-signalering också indirekt påverka denna diabeteskomplikation.
4. Fetuin-A:s roll i kärlkalkning och RAGE-signalering
Serumprotein-Heremans-Schmid-glykoprotein (Ahsg eller fetuin-A), ett systemiskt cirkulerande glykoprotein, har involverats i insulinresistens hos diabetespatienter av typ II . Patientuppgifter visade att höga serumnivåer av fetuin-A var en indikator för hyperglykemi hos typ II-diabetiker. Fetuin-A hindrade också insulinmottagningen genom att hämma insulinreceptorns autofosforylering av insulinreceptorsubstrat-1-protein, som är avgörande för insulinreceptorns signalväg . Sammantaget visade dessa studier att fetuin-A spelar en roll för insulinresistens vid typ II-diabetes, vilket kan leda till ytterligare förvärring av hyperglykemi och andra diabeteskomplikationer. Intressant nog har ökade nivåer av vaskulär förkalkning visat sig vara förknippade inte bara med typ II-diabetes utan även med patienter med kronisk njursjukdom (CKD) . Det har visat sig att kärlförkalkning i detta fall främjar både inflammatorisk och oxidativ stressreaktion, vilket gör den till en riskfaktor för kardiovaskulär sjukdom. Fetuin-A frisätts av levern för att fungera som ett akutfasprotein i det medfödda immunsystemet där det fungerar för att främja antiinflammatoriska och antioxidativa stressreaktioner för att hämma överuttryckta inflammatoriska molekyler.
Omvänt kan fetuin-A också framkalla en medfödd immunsvar som delvis framkallas av toll-liknande receptorer (TLRs). Denna mekanism kan aktiveras av fria fettsyror (FFA) för att framkalla ett proinflammatoriskt svar . Pal et al. visade att fetuin-A kan fungera som en ligand för TLR-4 för att stimulera FFA-inducerad insulinresistens i adipocyter . Förutom att främja insulinresistens hos diabetespatienter av typ II kan fetuin-A också hämma en alternativ RAGE-ligand, high mobility group box-1 (HMGB1), som är ansvarig för frisättning och rekrytering av flera cytokiner, adhesionsmolekyler och kemokiner. RAGE-signalkaskadens aktivering har visats vara ansvarig för HMGB1-medierat uttryck av tumörnekrosfaktor (TNF) och interleukin-1 (IL-1) . Det är oroväckande att fetuin-A-hämning av HMGB1 möjligen skulle kunna skapa en miljö där RAGEs företrädesvis väljer och binder AGEs för att aktivera kaskaden. Med hjälp av data som samlats in från CKD-patientprover visade Janda et al. att ökade serumnivåer av fetuin-A var en positiv indikator för ökad avlagring av AGEs i artärerna, vilket alltså tyder på att fetuin-A indirekt kan påverka AGE/RAGE-vägen, särskilt i närvaro av inflammatoriska molekyler.
Fetuin-A (Ahsg) har en hög affinitet för hydroxiafatitkristaller, som är lokaliserade på platser där det sker vaskulär förkalkning, till exempel i ben och tänder . Ketteler et al. använde sig av patienter med CKD på hemodialys för att korrelera kardiovaskulär dödlighet med minskade fetuin-A-nivåer och ökad vaskulär förkalkning vilket tyder på att fetuin-A fungerar som en hämmare av förkalkning . Studier med hjälp av en modell av möss med fetuin-A-brist som var kalkkänsliga (DBA/2-Ahsg-/-) visade att glykoproteinet är en kalkhämmare . Röntgenbilder av benet och von Kossa-färgning av lungor, hjärta, njurar och hud visade en visuell ökning av fosfor- och kalciumavlagringen i varje vävnadstyp. Blodserum extraherades från DBA/2-Ahsg-/–djur för att utföra en in vitro-analys av utfällning av basiskt kalciumfosfat (BCP). Fetuin-A minskade mängden BCP-utfällning i serumet, vilket tyder på att fetuin-A kan hämma bildandet av BCP-avlagring . Inom samma forskargrupp använde Heiss et al. elektronmikroskopi och dynamisk ljusspridning för att bestämma de strukturella egenskaperna hos fetuin-A som komplexeras med BCP för att bilda calciproteinpartiklar. Ytterligare studier där man använde renad fetuin-A som inkuberades med BCP in vitro resulterade i att BCP-strukturen förändrades från ett styvt till ett bräckligt utseende. Denna observerade strukturförändring observerades också i andra kalciumbaserade material som CaCO3-nanopartiklar.
Sambandet mellan fetuin-A, BCP och förkalkade VSMC:er fastställdes med hjälp av in vitro och in vivo HVSMC-modellsystem. Reynolds et al. visade att fetuin-A lokaliserades i matrisblåsorna hos förkalkade HVSMCs i det mediala lagret av artären . Dessa förkalkade HVSMC behandlades med fetuin-A, vilket hämmade kalciumavlagring och kalciuminkorporering på ett dosberoende och cellmedierat sätt. VSMC har visat sig genomgå vesikel- och apoptotiska kroppsmedierad vaskulär förkalkning . Mikroskopi och western blotting visade att HVSMC-apoptos hämmades av fetuin-A. Förkalkningen av frigjorda matrixvesiklar och apoptotiska kroppar kvantifierades genom energidispersiv röntgenanalys och visade att fetuin-A också hämmar förkalkningen av dessa frigjorda cellpartiklar. I samma studie visades att fetuin-A är en hämmare av HVSMC-kalkning som förmedlas av matrixvesiklar och apoptotiska kroppar . I liknande studier av Moe et al. visades fetuin-A vara en hämmare av förkalkning i BVSMC . Sammantaget visar dessa uppgifter att fetuin-A är en hämmare av förkalkning.
5. AGE-RAGE-signalering och oxidativ stress vid kärlförkalkning
Den AGE/RAGE-signaleringskaskaden har visat sig vara likartad med en feed-forward-slinga där resultat som ökad fibros, ökat RAGE-uttryck och ökade oxidativa stressfaktorer produceras . Oxidativ stress som produceras av förhöjda reaktiva syrearter (ROS) kan störa många intracellulära strukturer, t.ex. cellmembran, proteiner, lipider och DNA. ROS-produkter, som väteperoxid, superoxidanjoner, hydroxylradikaler och kväveoxid, genereras av mitokondriella oxidaser, NADPH-oxidaser (Nox) och kväveoxidsynteser . RAGE-aktivering leder till ökad produktion av ROS genom att stimulera specifika signalkaskader som TGF-β, NF-κB och Nox-1 . I en studie utförd av Wei et al. användes malondialdehydkoncentrationen (MDA) och Cu/Zn superoxiddismutasaktivitet (SOD-1) för att bedöma oxidativ stress och förmågan att initiera en kompensatorisk oxidativ stressmekanism i djurmodeller för diabetesmedierad vaskulär förkalkning. Diabetiska djur med VDN-inducerad kärlförkalkning hade en signifikant ökning av MDA-innehållet och en signifikant minskning av SOD-aktivitetsnivåerna jämfört med den diabetiska gruppen. När isolerade VSMC:er behandlades med ökande nivåer av AGE uppvisades förhöjda ALP-aktivitetsnivåer, Nox-1-medierad ROS-produktion och RAGE-uttryck. Hämning av RAGE-uttrycket minskade följaktligen ALP-aktiviteten, kalciumhalten och Nox-1-proteinproduktionen samtidigt som SOD-1-nivåerna ökade. Sammantaget visade dessa studier att cellisolat från en modell för diabetes med VDN-medierad vaskulär förkalkning reagerade på AGE-behandlingar, vilket framgick av signifikant ökade nivåer av ALP-, ROS-, Nox-1- och RAGE-protein jämfört med enbart diabetiska djur . Brodeur et al. använde en liknande djurmodell för att fastställa om AGEs i ett in vivo-system kan minskas efter att diabetesmedierad kärlförkalkning har inträffat . Pyridoxamin (PYR), en AGE-hämmare, gavs som en förebyggande behandling före förkalkning medan alagebrium (ALA), en AGE-brytare, gavs som en terapeutisk behandling efter förkalkning. I dessa studier var det endast ALA som möjliggjorde en signifikant minskning av antalet AGE:er och kalciuminnehållet som uppmättes i muskulära artärer, t.ex. lårartären, men inte i större ledande artärer, t.ex. aortan. PYR minskade de totala AGE- och kalciumnivåerna, men det var inte signifikant i de studerade vävnaderna. Skillnaden i effektivitet mellan de båda behandlingarna kan bero på deras verkningsmekanismer; PYR fungerar som ett AGE-preventivt medel medan ALA fungerar som en AGE-korslänkbrytare. Effekten av flera antioxidantbehandlingar, t.ex. alfa-lipiocsyra, 4-hydroxitempol och apocynin, testades också. Apocyninbehandling resulterade i en betydande minskning av kalkavlagring i djurmodellen för diabetesmedierad vaskulär förkalkning. Brodeur et al. visade att en minskning av kalcium genom riktad ROS-antioxidantbehandling är en mer genomförbar behandling i en in vivo-modell av kärlförkalkning . Sammantaget visar dessa studier att AGE/RAGE-kaskaden kan förmedla vaskulär förkalkning genom mekanismer för oxidativ stress, och terapeutiska behandlingar för att begränsa ROS-produktionen kan utgöra ett mer genomförbart alternativ för att minimera vaskulär förkalkning.
En annan ROS-signaleringskaskad som aktiveras av AGE:s är transforming growth factor- (TGF-) β. I en studie av Li et al. När VSMC:s behandlades med AGE:s, när VSMC:s behandlades med AGE:s, var medlemmarna av AGE/RAGE-signaleringskaskaden (dvs, p38 MAPK och ERK1/2) befanns fosforyleras vid RAGE-aktivering. Dessutom resulterade TGF-β-signalering i fosforylering av dess familj av mediatorer, Smads, som fungerar som transkriptionsmodulatorer . Dessa förändringar visade sig vara TGF-β-beroende. Western blot-analys visade att när RAGE-uttrycket nedreglerades hämmades även Smad 2-fosforyleringen, vilket indikerar AGE/RAGE-kaskaden i Smad-aktivering och TGF-β-signalering. Eftersom ackumuleringen av AGEs sker i den extracellulära matrisen (ECM) är det viktigt att notera att en ökning av TGF-β har involverats i fibros inom sjukdom . Fibros är vanligtvis förknippad med en ökning av kollagen typ I och Li et al. använde sig av western blot-analys för att visa att AGEs inducerar en ökad produktion av kollagen typ I, vilket hämmades genom blockering av p38 MAPK- och ERK1/2-signalering. Dessa data gör det möjligt att dra slutsatsen att AGE/RAGE-signalering spelar en roll för underhåll och reglering av ECM vid diabetes och att AGEs inducerar TGF-β genom förmedling av RAGE .
AGEs har också visats öka aktiviteten hos NFκB genom RAGE-signalering i VSMCs. Studier har visat att VSMCs kommer att bibehålla en följsam, kontraktila fenotyp i artären; ökningar av NFκB-signalering kommer dock att störa denna fenotyp vilket resulterar i ökad styvhet och styvhet som vanligen förknippas med kardiovaskulära diabeteskomplikationer . Simard et al. behandlade VSMC:er (A7r5-celler) i aorta av råtta med glykerat humant serumalbumin (AGE-HSA) och observerade med hjälp av GFP-uttryck en signifikant ökad NFκB-aktivitet. Western blot-analys visade att ERK1/2-aktiveringen ökade signifikant med AGE-HSA-behandling och att AKT-aktiveringen ökade något. Båda dessa vägar aktiverar NFκB, vilket skulle möjliggöra slutsatsen att RAGE-signalering ökar NFκB-aktiviteten . En ökning av NFκB:s transkriptionsaktivitet kan leda till en ökning av mRNA-uttrycket av kollagen a1 och a2 av typ I i murina VSMC:er som behandlats med AGE:er, vilket visas i Peng et al. . Sammantaget påverkar AGE-inducerad RAGE-signalering NFκB-aktiviteten i VSMCs, vilket kan leda till remodellering av typ I-kollagen i ECM eller till en förändring av cellmorfologin. När de behandlas med AGE-HSA minskade också mRNA-nivåerna av smooth muscle-myosin heavy chair (SM-MHC) och SM-22α, och dessutom minskade proteinuttrycket av SM-α-actin, SM-22α och myocardin (MyoC). Sammantaget visade forskarna att RAGE-signalering stör uttrycket av markörer för glattmuskelfenotypen i A7r5-celler. Förlusten av markörer för glattmuskelfenotypen erbjöd en förklaring till förändringarna i glattmuskelns mekaniska cellegenskaper när AGE/RAGE-signalering ökade. Det fanns också en ökad kornighet i A7r5-cellerna, vilket visar på en visuell förändring av cellmorfologin på grund av ökad RAGE-signalering. Medan den totala aktintätheten var oförändrad i AGE-HAS-behandlade celler, visade Youngs modul, ett mått på elasticitet, att cellens basala styvhet ökade betydligt, vilket tyder på en styvare, mindre elastisk celltyp. Proteinuttrycksnivåer av fosforylerad myosin light chain (MLC) mättes också för att fastställa förändringar i kontraktila funktioner och aktin-myosin-medierad motorisk aktivitet. Dessa resultat visade att inga förändringar i den kontraktila funktionen inträffade när A7r5-celler behandlades med AGE-HSA. Sammantaget förändrar ökad AGE/RAGE-signalering de mekaniska egenskaperna hos VSMC:er vilket resulterar i en styvare, mindre följsam celltyp.
6. Slutsats
AGE/RAGE-signalering är en komplex och intrikat kaskad och har studerats i många olika sjukdomstillstånd. Särskilt diabetesmedierad vaskulär förkalkning uppvisar flera faktorer som gör det möjligt för AGE/RAGE-signalering att kraftigt påverka både cellulära och systemiska reaktioner. Vaskulär förkalkning har visat sig öka benmatrisproteiner genom PKC-signalering i hyperglykemiska och förkalkningstillstånd. AGE-inducerad vaskulär förkalkning orsakade nedreglering av VSMC-markörer och en uppreglering av benmatrisproteiner, vilket tyder på att VSMC genomgår en fenotypisk övergång till en osteoblastliknande cell. RAGE-signalering kan också förmedla VSMC-kalkning genom ett antal mitogena vägar. Av dessa visades p38 MAPK-vägen vara en viktig komponent för AGE/RAGE-medierad VSMC-differentiering. Fetuin A visades också spela en mer kontroversiell roll i vaskulär förkalkning. Fetuin A fungerar som en mediator för både prokalcifiering genom artificiell selektering av AGEs som RAGE-ligand och antikalcifiering i vissa modeller av CDK. Fetuin-A utgör ett spännande område för mer arbete för att förstå dess roll i vaskulär förkalkning som en diabeteskomplikation. AGE/RAGE-signalering har involverats i oxidativ stress i samband med diabetesmedierad vaskulär förkalkning genom aktivering av Nox-1, TGF-β-medierad fibros, NFκB och ERK1/2-vägar och minskat uttryck av SOD-1. Forskarna fann att farmakologiska medel och vissa antioxidanter minskade nivån av kalkavlagring vid AGEs-inducerad diabetesmedierad vaskulär förkalkning. Sammantaget tillskrivs AGE/RAGE-signaleringens roll i diabetesmedierad vaskulär förkalkning oxidativ stress och fenotypisk växling av VSMCs i AGEs-inducerade förkalkningsförhållanden, vilket visas i figur 1. Framtida inriktning för att förstå vaskulär förkalkning som en diabeteskomplikation skulle kunna innefatta användning av RAGE knockout-möss för att undersöka effekterna av systemisk hämning av RAGE på diabetesmedierad vaskulär förkalkning. Dessutom skulle fetuin-A:s roll kunna undersökas bättre för att förstå samspelet mellan denna biomarkör och AGE/RAGE-signalering vid typ II-diabetes.
Oppenläggning
Alla åsikter, resultat och slutsatser eller rekommendationer som uttrycks i detta material är författarnas och återspeglar inte nödvändigtvis National Science Foundations åsikter.
Kompletterande intressen
Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande intressen.
Författarnas bidrag
Alla författare har bidragit i lika stor utsträckning till denna artikel.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Dr. Donna M. Gordon för hennes bidrag till utvecklingen och redigeringen av denna översikt. Detta arbete stöds av American Heart Association Beginning Grant-In-Aid nr. 4150122 (JAS), American Heart Association Scientist Development Grant no. 5310006 (JAS) och Mississippi State University och dess avdelning för biologiska vetenskaper. Detta material bygger också på arbete som stöds av National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program under Grant no. 2015202674.
.