腺苷酸激酶4通过AMPKα调控线粒体功能障碍促进血管平滑肌细胞表型转换的机制研究

血管再狭窄的防治一直是心血管领域的难题，其核心机制是血管平滑肌细胞（VSMC）从收缩型向合成型表型转换。华中科技大学同济医学院附属同济医院团队发现腺苷酸激酶4（AK4）通过激活AMPKα（Thr172磷酸化）改善线粒体功能、减少ROS生成，从而驱动VSMC表型转换。该研究为靶向AK4-AMPKα通路治疗血管重塑提供了新策略。

　　

血管疾病的隐形推手：AK4如何通过能量代谢重编程驱动血管重塑

血管再狭窄是支架植入术后常见的并发症，其核心在于血管平滑肌细胞（VSMC）的"叛变"——从专注收缩的"工人"转变为疯狂增殖的"建设者"。这种表型转换（phenotypic switching）的背后，线粒体功能障碍和能量代谢异常扮演着关键角色。然而，究竟哪些分子在操控这一过程？来自同济医院的研究团队将目光投向了线粒体基质中的腺苷酸激酶4（AK4），这个以往在癌症研究中更受关注的能量代谢调节分子。

研究团队首先发现，在胎牛血清（FBS）和血小板衍生生长因子（PDGF-BB）刺激下，人主动脉VSMC（HASMCs）中AK4表达显著上调。通过基因敲降和过表达实验，他们证实AK4像"代谢开关"一样调控着VSMC的命运——抑制AK4能阻止细胞向合成型转变，而过表达AK4则加速这一过程。更深入的研究揭示，AK4通过与AMP激活蛋白激酶α（AMPKα）直接相互作用，促进其Thr172位点的磷酸化，从而改善线粒体功能、减少活性氧（ROS）积累。

关键技术方法
研究采用Western blot检测蛋白表达，CCK-8和EdU法分析增殖能力，Transwell实验评估迁移能力，流式细胞术检测细胞周期和ROS水平。通过药物（二甲双胍和AICAR）激活AMPKα，以及构建野生型AMPKα和突变型AMPKα^T172A
质粒，验证了AMPKα磷酸化的必要性。

主要研究结果

AK4表达在FBS或PDGF-BB刺激下上调
10% FBS和20 ng/mL PDGF-BB处理显著提升HASMCs中AK4、增殖标志物PCNA和磷酸化组蛋白H3（p-H3）水平，提示AK4可能参与表型转换调控。

AK4调控HASMCs表型转换
AK4敲降抑制细胞增殖、迁移和合成型标志物表达，而过表达产生相反效果。透射电镜显示AK4缺失导致线粒体形态异常，伴随ATP水平下降和ROS积累。

AK4通过AMPKα-Thr172磷酸化改善线粒体功能
免疫共沉淀证实AK4与AMPKα直接结合。AK4缺失导致AMPKα磷酸化水平降低，线粒体膜电位（MMP）下降，而AMPKα激动剂能逆转这些效应。突变型AMPKα^T172A
则无法挽救AK4敲降带来的表型。

结论与意义
该研究首次揭示AK4-AMPKα轴是VSMC表型转换的关键调控通路。AK4通过维持AMPKα活性，平衡能量代谢和氧化应激，从而影响血管重塑进程。这不仅解释了能量代谢如何决定VSMC命运，更为靶向干预血管再狭窄提供了新思路——抑制AK4可能成为预防支架内再狭窄的潜在策略。研究发表于《Atherosclerosis》，为代谢干预在血管疾病中的应用奠定了理论基础。