高葡萄糖加剧磷酸盐诱导的内皮细胞钙化及脂质代谢特征

《Cardiovascular Diabetology》：Exacerbating effect of glucose on phosphate-induced endothelial calcification: analysis of lipidome signature modification

　　

摘要

背景

糖尿病和糖尿病肾病是公共卫生问题，因为它们与心血管并发症相关的高发病率和高死亡率有关。内皮功能障碍和钙化在这些患者中起着至关重要的作用，导致了心血管风险的增加。在本研究中，我们建立了一个体外模型来研究高葡萄糖以及高葡萄糖与磷酸盐联合作用对内皮细胞的影响。在该模型中，我们研究了内皮钙化和脂质谱的变化，这些变化可能与细胞膜流动性和细胞代谢稳态有关，目的是阐明脂质组特征改变在内皮功能障碍和钙化中的作用。

方法

人主动脉内皮细胞（HAEC）首先被30 mM的葡萄糖（HG）处理长达5天，随后再暴露于3 mM的磷酸盐（Pi）中长达7天。在不同时间点，通过阿尔扎林红（Alizarin red）染色检测钙沉积情况，通过Western blotting检测蛋白质表达，通过mRNA测序检测差异基因表达，以及通过基于靶向质谱的脂质组学技术检测脂质谱。脂质积累的变化通过Oil Red O染色和透射电子显微镜（TEM）进行观察。统计分析是在至少三个独立实验的基础上进行的，每个实验都进行了三次重复。

结果

用葡萄糖预处理HAEC会加剧磷酸盐诱导的内皮钙化，表现为成骨细胞样分化的增强。脂质谱分析显示，在钙化的HAEC中能量储存脂质（酰基甘油）增加，同时伴有甘油磷脂谱的重组以及饱和酰基链分布的改变，这与细胞膜的重排一致。参与脂质代谢的基因的转录组分析表明，脂质组改变、内皮功能障碍和钙化之间存在关联。

结论

本研究表明，高葡萄糖水平会加剧磷酸盐诱导的内皮钙化，这一过程可能与中膜钙化有关，从而增加了糖尿病患者和慢性肾脏疾病患者的心血管风险。观察到了脂质组紊乱、内皮功能障碍和内皮钙化之间的关联。因此，我们的研究提示在高葡萄糖条件下脂质代谢的改变与磷酸盐诱导的内皮钙化之间存在联系，表明脂质调节紊乱可能与动脉粥样硬化之外的血管钙化有关。