Circulation 山东大学齐鲁医院陈玉国教授团队揭示乙醛脱氢酶2抑制血管钙化的作用机制

血管钙化是老年人群和慢性肾脏病患者中常见的血管病变，主要表现为钙结节在血管壁的异常沉积，是心血管事件的危险因素，并显著增加了患者的发病率和死亡率。因此，研究血管钙化的发病机制，对于延缓血管钙化的发展、寻找有效的治疗策略具有重要意义。

脂质过氧化已被证明在血管钙化过程中起重要作用。4-羟基壬烯醛(4-HNE)作为脂质过氧化的主要终产物，是一种活性极强的毒性醛，在血管钙化中的作用鲜有研究。乙醛脱氢酶2 (ALDH2)是4-HNE的关键代谢酶，在心肌损伤、中风、神经退行性疾病和癌症等疾病过程中发挥保护作用。然而，ALDH2在血管钙化中的作用和相关机制尚不清楚。

2024年2月13日，山东大学齐鲁医院急诊科陈玉国/魏述建/徐峰教授团队在Circulation发表了题为“Carbonylation of Runx2 at K176 by 4-hydroxynonenal accelerates vascular calcification”的研究论文。该研究首次揭示了4-HNE通过羰基化Runx2的K176位点增加Runx2的稳定性，从而促进血管钙化，同时4-HNE的主要代谢酶ALDH2可能是血管钙化的潜在治疗靶点。

首先，作者在发生血管钙化的人和小鼠血清中以及钙化的人冠状动脉组织和慢性肾脏病小鼠血管组织标本中，检测4-HNE表达增加。

为明确4-HNE代谢酶ALDH2在血管钙化中的作用，作者利用ALDH2平滑肌细胞条件性敲除小鼠构建血管钙化模型(5/6肾切诱导慢性肾脏病、皮下注射维生素D3)。结果发现，敲除ALDH2显著加重血管钙化。

同时，作者利用ALDH2转基因小鼠构建血管钙化模型(5/6肾切诱导慢性肾脏病、皮下注射维生素D3)，并提取相应的原代血管平滑肌细胞体外高磷诱导细胞钙化模型。结果发现，过表达ALDH2显著减轻血管钙化程度并下调成骨表型分子标志物表达。

ALDH2 rs671基因变异是我国人群中最常见的功能性基因变异位点，为进一步明确ALDH2在血管钙化中的作用，作者对658例冠心病患者的冠脉钙化评分和ALDH2 rs671基因多态性的关系进行分析。结果发现，ALDH2 rs671基因突变型患者钙化评分高于野生型患者。

进一步研究发现，4-HNE以时间和浓度依赖性地方式促进人和小鼠原代血管平滑肌细胞成骨分化和细胞钙化，利用ALDH2激动剂Alda-1激活ALDH2活性能够减轻4-HNE诱导的血管平滑肌细胞成骨分化。

随后，作者发现敲减人和小鼠血管平滑肌细胞中的Runx2能够减轻4-HNE诱导的平滑肌细胞成骨分化和细胞钙化。以上结果说明，4-HNE促进血管钙化由Runx2介导。

作者进一步探究4-HNE上调Runx2蛋白水平进而调控血管钙化的分子机制，发现4-HNE对Runx2进行羰基化修饰，并通过泛素-蛋白酶体途径抑制Runx2蛋白降解。为了明确Runx2的羰基化位点，作者构建了Runx2的分子截短及羰基化修饰位点突变的质粒进行免疫共沉淀。结果表明，4-HNE通过羰基化修饰Runx2 K176位点抑制Runx2的泛素依赖性降解。

综上所述，该研究发现4-HNE在血管钙化中发挥关键作用。4-HNE在钙化的主动脉中蓄积，并通过对Runx2 K176位点进行羰基化修饰抑制Runx2的泛素依赖性降解，促进血管平滑肌细胞成骨分化，ALDH2通过代谢4-HNE减轻血管钙化。ALDH2有望为血管钙化的治疗提供新的靶点。

本研究由山东大学齐鲁医院陈玉国/魏述建/徐峰教授团队完成，山东大学齐鲁医院为唯一通讯单位。山东大学齐鲁医院急诊科翟小轩博士后、曹盛川助理研究员为论文的共同第一作者，陈玉国教授、魏述建教授、徐峰教授为该论文的共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.065830