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Circulation Research
血管平滑肌与内皮细胞间的TNF信号通路在肥胖中升高血压

2025-08-31

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本研究首次揭示了肥胖诱导高血压中,血管平滑肌细胞(SMCs)通过旁分泌TNF信号作用于内皮细胞(ECs)的TNFRI受体,从而升高血压的机制。通过平滑肌或内皮细胞特异性基因敲除模型,研究者发现删除SMC来源的TNF或EC来源的TNFRI可有效改善内皮功能并降低血压,为高血压治疗提供了新的靶点。

 

文献概述
本文《Paracrine Smooth Muscle-To-Endothelial Signaling via TNF Elevates Blood Pressure in Obesity》,发表于Circulation Research杂志,回顾并总结了肥胖诱导高血压中平滑肌细胞(SMCs)与内皮细胞(ECs)之间的旁分泌信号通路。研究通过小鼠模型和人类样本分析发现,TNF在肥胖小鼠和人类的小动脉SMCs中特异性上调,且TNF与其受体TNFRI在内皮突触(MEPs)共定位。研究进一步表明,SMC特异性敲除TNF或EC特异性敲除TNFRI可有效改善TRPV4通道活性、增强内皮依赖性舒张并降低血压,而全身TNF阻断疗法则效果有限。

背景知识
肥胖是心血管疾病的重要风险因素,其中内皮功能障碍和慢性低度炎症是其主要特征。TNF是一种关键的炎症因子,传统上认为主要来源于免疫细胞,但本研究发现其在小动脉SMCs中特异性升高,且主要通过TNFRI发挥作用。TRPV4EC通道是调节内皮Ca2+信号和舒张反应的关键靶点,其活性在肥胖中受到过氧亚硝基阴离子(PN)的抑制。iNOS是PN生成的关键酶,研究进一步发现TNF-SMC/TNFRI-EC信号轴可调控iNOS表达,影响TRPV4EC活性,从而升高血压。本研究的切入点在于利用细胞特异性基因敲除小鼠和人类样本,首次系统性地揭示TNF信号在血管壁中的旁分泌机制及其对血压调节的影响,为肥胖相关高血压的靶向治疗提供了新思路。

 

基因敲除小鼠:通过基因编辑技术构建平滑肌或内皮特异性TNF敲除模型,用于研究TNF信号在血管功能中的作用机制。

 

研究方法与实验
研究者通过流式细胞术分析高脂饮食(HFD)小鼠及人类小动脉SMCs和ECs中的炎症因子水平,结合SMC或EC特异性TNF和TNFRI敲除小鼠模型,利用压力肌动描记、Ca2+成像和PN检测等技术评估内皮功能及TRPV4通道活性。此外,研究还使用TAPI-1抑制TNF释放,并通过R7050和JSH-23等抑制TNFRI和NF-κB通路,评估对血压和内皮功能的影响。

关键结论与观点

  • 肥胖小鼠和人类小动脉SMCs中TNF表达特异性升高,而ECs中TNF水平无明显变化。
  • TNF主要通过TNFRI在内皮突触(MEPs)发挥作用,而非TNFRII。
  • SMC特异性敲除TNF或EC特异性敲除TNFRI可显著改善TRPV4EC通道活性、增强内皮依赖性舒张并降低血压。
  • TNFRI敲除不影响非肥胖小鼠血压,表明该机制具有疾病特异性。
  • 肥胖小鼠和人类中iNOS和PN水平升高,敲除TNF或TNFRI可降低这些因子并恢复TRPV4EC功能。
  • 选择性抑制TNFRI可降低肥胖个体的PN水平,提升TRPV4EC活性,改善内皮功能。
  • 研究还发现NF-κB通路参与TNF信号的激活,抑制NF-κB可降低TNF和iNOS表达,改善TRPV4EC功能。

研究意义与展望
本研究揭示了平滑肌细胞来源的TNF通过旁分泌信号作用于内皮TNFRI,调控TRPV4EC通道并升高血压的机制,为肥胖相关高血压的靶向治疗提供了新思路。未来可进一步研究该信号轴在其他代谢紊乱或心血管疾病中的作用,并开发更具选择性的TNFRI抑制剂用于临床转化。此外,结合基因编辑和药理学方法,探索TNF/TNFRI在不同组织中的功能异质性,将有助于开发更精准的治疗策略。

 

基因敲入与人源化小鼠模型:构建内皮特异性表达人源TNFRI的小鼠,用于开发和验证靶向TNFRI的治疗性抗体或抑制剂。

 

结语
本研究系统揭示了肥胖状态下平滑肌细胞(SMCs)来源的TNF通过旁分泌机制作用于内皮细胞(ECs)的TNFRI受体,激活下游iNOS/PN通路,抑制TRPV4EC通道功能,导致内皮依赖性舒张受损,最终升高血压。这一机制在肥胖小鼠和人类样本中均得到验证,且SMC特异性敲除TNF或EC特异性敲除TNFRI均可有效改善内皮功能并降低血压,而全身TNF阻断疗法效果有限。研究进一步发现,抑制TNFRI或NF-κB通路可恢复TRPV4EC通道活性,降低PN水平,改善血管功能。这些发现为肥胖相关高血压的精准治疗提供了新的分子靶点,并为未来开发选择性TNFRI抑制剂或NF-κB调节剂提供了理论基础。整体而言,该研究不仅拓展了我们对肥胖诱导高血压机制的理解,也为开发细胞类型特异性靶向治疗策略奠定了基础。

 

文献来源:
Maniselvan Kuppusamy, Matteo Ottolini, Yen-Lin Chen, Alexei V Tumanov, and Swapnil K Sonkusare. Paracrine Smooth Muscle-To-Endothelial Signaling via TNF Elevates Blood Pressure in Obesity. Circulation research.
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