非经典端粒酶逆转录酶通过STAT5控制主动脉瓣细胞的成骨重编程

摘要

背景 钙化性主动脉瓣疾病（CAVD）是瓣膜小叶的病理性重塑。瓣膜小叶成骨重编程的初始步骤尚未完全了解。由于端粒酶逆转录酶（TERT）过表达使间充质干细胞分化为成骨细胞，我们研究了TERT是否有助于瓣膜间质细胞（VICs）的成骨重编程。方法 使用人类对照和CAVD主动脉瓣小叶以及患者特异性hVICs进行体内和体外钙化实验。hVICs和从Tert-/-和Terc-/-小鼠中分离的细胞的功能丧失实验用于机制研究。在Tert+/+和Tert-/-小鼠中体外和体内评估钙化。通过计算机建模、邻近连接和共免疫沉淀实验定义新的TERT相互作用伙伴。染色质免疫沉淀和CUT&TAG测序定义蛋白质-DNA相互作用。结果 TERT蛋白在钙化的瓣膜小叶中高度表达，而端粒长度、DNA损伤或衰老标志物没有变化，这些特征在分离的原代hVICs中得以保留。TERT表达在成骨或炎症刺激下增加，敲低或基因删除TERT可防止体外和体内钙化。在机制上，TERT通过NF-κB上调并需要启动成骨重编程，与其经典的逆转录酶活性和lncRNA TERC无关。TERT通过与信号转导和转录激活因子5（STAT5）结合发挥非经典的成骨功能。STAT5的耗竭或抑制可防止钙化。发现STAT5结合于成骨重编程的主调控因子Runt相关转录因子2（RUNX2）的启动子区域。最后，我们证明与对照组织相比，TERT和STAT5在CAVD组织中上调并共定位。结论 TERT的非经典活性是启动钙化所必需的。TERT通过炎症信号通路上调，并与STAT5合作结合RUNX2基因启动子。这些数据识别出一种新的机制和潜在的治疗靶点，以减少血管钙化。新颖性和意义 已知什么？钙化性主动脉瓣疾病（CAVD）是最常见的主动脉瓣病理形式。CAVD与年龄密切相关，导致心力衰竭和中风的高风险。目前，唯一的治疗选择是瓣膜置换，这带来了显著的医疗成本和对患者的额外风险。Runt相关转录因子2（RUNX2）是干细胞分化为成骨细胞和心血管细胞成骨重编程所需的主转录因子。然而，驱动其在主动脉瓣细胞中活性的早期事件定义不清。除了其逆转录酶酶活性外，TERT表现出非经典的转录调控功能，TERT的过表达使间充质干细胞趋向成骨细胞谱系分化。本文贡献了哪些新信息？钙化的主动脉小叶和瓣膜间质细胞中的TERT蛋白水平及其非经典的成骨活性与端粒长度和细胞衰老的变化无关。TERT的基因丧失或耗竭可防止瓣膜间质细胞、冠状动脉平滑肌细胞和间充质干细胞体外及血管体内的钙化。在成骨重编程的早期，炎症信号促进TERT与SMARCA4和STAT5共定位，并且这种TERT连接的STAT5结合于成骨转录程序的主调控因子RUNX2基因启动子。STAT5的耗竭和药理学抑制可防止人类瓣膜间质细胞、冠状动脉平滑肌细胞和间充质干细胞的钙化。临床意义是什么？我们已识别出TERT-STAT5作为一种新的信号轴，协调主动脉瓣细胞成骨重编程的早期步骤。抑制TERT/STAT5相互作用或其活性可用于开发治疗策略，以阻止或预防主动脉瓣、生物假体瓣膜及其他心血管组织的钙化。目前，侵入性和昂贵的外科手术是CAVD患者的唯一治疗选择。发现和定义驱动血管钙化的早期事件识别出新的和可药物化的靶点，用于开发非手术治疗。