Haitallinen osteoblasteiksi (luuta muodostaviksi soluiksi) differentioituminen sileissä lihassoluissa . Valtimon kalkkeutuminen.

Int J Cardiol. 2015 Apr 14;189:188-193. doi: 10.1016/j.ijcard.2015.04.086. [Epub ahead of print]The protective effect of GLP-1 analogue in arterial calcification through attenuating osteoblastic differentiation of human VSMCs.

Zhan JK¹, Wang YJ¹, Wang Y¹, Tang ZY¹, Tan P¹, Huang W¹, Liu YS².

Abstract

• TAUSTA. Valtimojen kalkkeutuminen on tavallista kardiovaskulaarisesa patogeneesissä.  Tärkein sytopatologinen löytö valtimoitten kalkkeutumisessa on sileitten lihassolujen differentioituminen osteoblasteiksi. Glukagonin kaltainen peptidi GLP-1 vaikuttaa moonia sydäntäsuojaavia  vaikutuksia sen lisäksi että sillä oon insulinotrooppisia vaikutuksia GLP-1- reseptorin (GLP-1R) kautta. Kuitenkaan aiemmin ei ole  selvitetty, säätääkö GLP-1 ja siihen liittyvät molekulaariset mekanismit  osteoblastien differentioitumista  verisuonten sileistä lihaksista käsin

 BACKGROUND: Arterial calcification is a common event in cardiovascular pathogenesis. Osteoblastic differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) is the most important cytopathologic foundation of arterial calcification. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) exerts multiple cardioprotective actions beyond insulinotropic effects through GLP-1 receptor (GLP-1R). However, whether GLP-1 regulates osteoblastic differentiation of VSMCs and associated molecular mechanisms has not been clarified.

•  MENETELMÄ: Tehtiin  ihmisvaltimon sileän lihassolun differentaatiomalli beta-glyserofosfaatti-induktiolla. Mineralisaatio mitattiin  eräällä värjäysmenetelmällä. Proteiinien expressio ja fosforyloituminen  havaittiin kahdella tekniikalla. GLP-1R geeniexpressio vaimennettiin siRNA:lla.

METHODS: The human VSMC differentiation model was established by beta-glycerophosphate (β-GP) induction. The mineralization was measured by Alizarin Red S staining. Protein expression and phosphorylation were detected by Western blot or immunofluorescence. GLP-1R gene expression was silenced by siRNA.

•  TULOKSET: GLP-1 analogi (liraglutide)  esti  annoksesta ja ajasta riippuvalla tavalla osteoblastidifferentaation merkitsijöitten ilmenemisen: alkaalisen fosfataasin (ALP) ja osteoklastiinin ( OC) ja  Runx-1 transkriptiotekijän, PI3K-, Akt-, mTOR ja S6K1--fosforylaation. Kun hiljennettiin siRNA:lla GLP-1R-geenin ilmeneminen, blokeerautui merkitsevästi liraglutidin vaikutukset  ALP proteiinin ilmenemään ja PI3K/Akt  signaalitien aktivoitumiseen ( fosforylaatioon).

RESULTS: The GLP-1 analogue liraglutide dose- and time-dependently inhibited the protein expression of osteoblastic differentiation markers alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin (OC), and Runt-related transcription factor 2 (Runx2), phosphorylation of PI3K, Akt, mTOR, and S6K1. Silencing of GLP-1R gene expression by siRNA significantly blocked the effects of liraglutide in ALP protein expression and PI3K/Akt phosphorylation.

•  JOHTOPÄÄTÖS: GLP-1 analogi liraglutide  reseptorinsa välityksellä  heikentää  verisuonten sileitten lihassolujen osteoblasteiksi differentoitumista ja kalkkeutumista  ja   PI3K/akt/mTOR/S6K1 signalointia. GLP-1 analogit  saattavat olla  mahdollisia agensseja  kardiovaskulaaristen tautien hoitoon.

CONCLUSION: GLP-1 analogue liraglutide attenuates the osteoblastic differentiation and calcification of human VSMCs through its receptor and subsequent activation of PI3K/Akt/mTOR/S6K1 signaling. GLP-1 analogues may be potential agents for the treatment of cardiovascular diseases.

Copyright © 2015 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

KEYWORDS:

Akt; Calcification; Glucagon-like peptide-1; Osteoblastic differentiation; PI3K; Vascular smooth muscle cells; mTOR; siRNA

Sileä lihassolu differentioituu osteoblastiksi seerumin liikafosfaatista

--"Sydänverisuoniston kalkkeutuminen ei ole vain kalkin ja fosfaatin sakkautumisen seurausta . Tuoreet tutkimukset ovat osoittaneet, että korkea fosfaatti on yksi tekijä, joka triggeröi verisuonten sileitä lihassoluja differentioitumaan osteoblastin kaltaisiksi soluiksi. Jopa hetkelliset ohimenevät seerumin fosfaattipitoisuuden kohoamiset, kuten syömisen jälkeisessä hyperfosfatemiassa, voivat edistää endoteelin dysfunktiota (suoniston sisäpinnan toiminnan huononemista)."--

Sitaatti NNR 2012 fosforisuosituksista.  

Arvelen että fosforisuosituksissa on  välttämättä tarkistettava fosforilähteen laatu:  vegetabilinen  fosfori (IP6, IPx,   tai rakenteelliset  fosfolipidit PI,PE, PC ym)   ja toisaalta  epäorgaaniset  fosforit (Pi), niiden suhde voi nykyisellään olla epäedullinen. 
Siis fytiiniperäisen fosforin osuutta on nostettava ja epäorganisen fosfaatin osuutta  laskettava. 
Tähän ei ole suosituksissa kiinnitetty mitään suoraa  huomiota, paitsi että  eläinrehussa suhde käännetään karjan  lihotukseksi:  epäorgaanista fosfaattia  lisätään ja IP6 hajoitetaan, jotta epäorgaanisen osuus nousae entisestään. Koska  karja käytetään liharavinnoksi varhain, ei  voi tietää aiheutuisiko niille esim  tuumoreita ajan mitaan.
Noteeraus: 8.5. 2015

Kerovuo J. Fytaasitutkimus Suomessa ( 2000)

Thesis:

KEROVUO Janne 2000FYTAASITUTKIMUS SUOMESSA

A novel phytace from bacillus

Matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa esitettiin 23.5.2000 tarkastettavaksi FM Janne Kerovuon väitöskirja "A novel phytase from bacillus. Characterization and production of the enzyme".Tutkimus kuuluu biokemian alaan. Vastaväittäjänä oli professori Harry J. Gilbert (University of Newcastle Upon Tyne) ja kustoksena professori Carl G. Gahmberg.

Tausta:

Maailman viljellystä alasta yli 90 % käytetään palko-, vilja- sekä öljysiemenkasvien viljelyyn. Eräs tärkeä ainesosa näissä kasveissa on fytiinihappo (myo-inositoli-heksakisfosfaatti). Vilja- ja palkokasveissa fytiinihappo toimii fosfaattivarastona ja voi sisältää yli 80 % kokonaisfosfaatista. Fytiinihappo toimii myös myo-inositolin, tärkeän kasvutekijän, varastona. Lisäksi fytiinihapon hydrolyysituotteilla on monia fysiologisia vaikutuksia kasvisoluissa.

Kemiallisen rakenteensa takia fytiinihappo on erittäin stabiili molekyyli. Se poikkeaa muista organo-fosfaattimolekyyleistä suuren fosfaattipitoisuutensa takia. Tästä johtuen fytiinihapolla on voimakas negatiivinen varaus laajalla pH-alueella. Normaaleissa fysiologisissa olosuhteissa fytiinihappo sitoo itseensä tärkeitä mineraaleja kuten kalsiumia, magnesiumia, rautaa ja sinkkiä. Lisäksi fytiinihappo sitoutuu aminohappoihin ja proteiineihin ja inhiboi ruuansulatusentsyymejä. Tämän vuoksi fytiinihappo on haitallinen yhdiste kasviperäisissä eläinten rehuissa ja siksi sen hydrolysointi on suotavaa.

Fosfataasit ovat entsyymejä, jotka hydrolysoivat erinäisten organo-fosfaattimolekyylien monofosfoesterisidoksia. Nämä entsyymit eivät kuitenkaan pysty hydrolysoimaan fytiinihapon monofosfoesterisidoksia vaan tähän tehtävään on kehittynyt erityinen entsyymiluokka – fytaasit. Fytaasit hydrolysoivat fytiinihapon monofosfoesterisidoksia muodostaen vähemmän fosforyloituja myo-inositolifosfaatteja vapauttaen samalla epäorgaanista fosfaattia. Fytaaseja on tavattu mikrobeista, kasveista sekä tietyistä eläinkudoksista. Useita fytaaseja on kloonattu sekä karakterisoitu. Useat näistä entsyymeistä ovat samankaltaisia ja näiden reaktiomekanismi on sama kuin histidiini-hapan-fosfataaseilla. Tämän vuoksi näiden entsyymien sanotaan muodostavan histidiini-hapan-fosfataasien fytaasi -alaluokan.

Märehtijät hydrolysoivat fytiinihappoa ruuansulatuskanavan mikrobiflooran erittämien fytaasien avulla. Yksimahaiset eläimet kuten siat, siipikarja ja kalat eivät sen sijaan pysty hydrolysoimaan fytiinihappoa, sillä niiden ruuansulatuskanavassa ei juurikaan ole fytaaseja tuottavia mikrobeja. Tämän vuoksi näiden eläinten rehuun usein lisätään epäorgaanista fosfaattia turvaamaan riittävä fosfaatin saanto ja nopea kasvukyky. Lisätty epäorgaaninen fosfaatti ei kuitenkaan poista yllä mainittuja fytiinihapon haittavaikutuksia vaan ne voitaisiin poistaa lisäämällä rehuun fytaasientsyymiä epäorgaanisen fosfaatin sijaan. Tällöin fytiinihapon entsymaattinen hydrolyysi eläimen ruuansulatuskanavassa vähentää fytiinihapon haitallisia vaikutuksia sekä poistaa tai ainakin vähentää lisättävän epäorgaanisen fosfaatin määrää rehussa. Näin fytaasi on myös ympäristöystävällinen tuote, joka vähentää ympäristöön aiheutuvaa fosfaattikuormaa. Tämän vuoksi fytaasista on tullut tärkeä teollisuusentsyymi ja kiivaan tutkimuksen kohde.

Myo-inositolifosfaatteja tavataan myös eläinsoluissa, joissa ne toimivat muun muassa signaalin välittäjinä. Näin ollen näitä yhdisteitä voidaan käyttää metabolisissa tutkimuksissa, entsyymi-inhibiittoreina ja sen vuoksi myös potentiaalisina lääkeaineina. Myo-inositoli-fosfaattien kemiallinen synteesi on kuitenkin erittäin vaikeaa. Siksi fytaasi, joka spesifisesti hydrolysoi fytiinihappoa tietyiksi myo-inositolifosfaatteiksi, voisi olla hyödyllinen näiden yhdisteiden teollisessa tuotannossa.

Tutkimuksessa löydettiin uusi fytaasi. Tämä Bacillus -fytaasi poikkeaa huomattavasti muista fytaaseista. Se ei kuulu histidiini-hapan-fosfataasien fytaasi -alaluokkaan. Entsyymi saattaa olla potentiaalinen sekä eläinrehusovelluksissa että erityisten myo-inositolifosfaattien entsymaattisessa valmistuksessa. Tutkimuksessa esitetyt tulokset, yhdessä hiljattain julkaistun Bacillus -fytaasin rakenteen kanssa, viittaavat uudenlaiseen fytiinihapon hydrolyysitapaan. Lisäksi tutkimuksessa kehitettiin tehokas menetelmä fytaasin tuottamiseksi.