通过实时观察小鼠血管中的某些生化过程，研究人员发现动脉粥样硬化（也称为血管钙化）与骨骼生长之间存在以前未知的相似性。由图宾根大学跨学科生物化学研究所的Robert Feil教授领导的研究团队发现，一种在骨骼生长中起重要作用的分子信号通路可以减缓血管中动脉粥样硬化的进展。
未来，有可能使用原本开发用于治疗骨骼生长障碍（如侏儒症）的药物来治疗动脉粥样硬化。这项研究已发表在《自然通讯》杂志上。
动脉粥样硬化是一种广泛的血管疾病，导致心脏病发作和中风，是全球主要的死亡原因。这种疾病会导致脂肪和各种细胞沉积在血管内壁层中，形成斑块。这些斑块可能会使血管变窄并导致血栓，从而使器官通过血液的氧气供应不足，进而引发心血管疾病。
血管主要由平滑肌构成，平滑肌可以通过放松增加血流量。“这种过程的中心信号传递者是细胞信使环鸟苷单磷酸（cGMP），它在血管平滑肌细胞中形成，”图宾根大学的Moritz Lehners博士解释说，他是该研究的第一作者。
cGMP存在于许多人体器官中，调节多种身体功能。有趣的是，这种信号分子可以在血管细胞中通过几种不同的方式形成。“由于整体调控过程尚未完全理解，我们在当前研究中专注于其中一条cGMP生成途径，”研究人员说。
为此，研究团队使用了一种新型荧光生物传感器，在显微镜下检测小鼠血管细胞中的cGMP分子，使其发光。“这使我们能够可视化单个细胞中的信号分子及其参与的生化过程，并实时观察它们的工作状态，”Lehners说。这样的单细胞分析也可以进一步开发用于其他血管生物学领域。
“最初的情况令人困惑，”Lehners说。“如果我们知道血管细胞中有几条代谢途径可以导致cGMP的产生，那么这些不同途径是否也会产生不同的效果就成了一个问题。”
研究人员发现，在动脉粥样硬化的发展过程中，血管细胞中的生化信号通路会发生变化。“当细胞长入斑块并变硬时，cGMP生成途径发生变化。我们更仔细研究的这条途径在动脉粥样硬化斑块中启动，并对抗血管钙化，”Lehners说。“因此，这种机制具有保护血管的功能。”这一结果得到了进一步证实，即在这条cGMP通路被阻断的小鼠中，血管钙化更为严重。
“有趣的是，这种cGMP生成途径在生物化学和医学中早已为人所知，是促进骨骼生长的，”研究负责人Robert Feil说。涉及该代谢途径的受体的基因变异会导致人类骨骼异常。
“事实上，最近开发了一种新药vosoritide，它作用于骨骼中的cGMP信号通路，用于治疗儿童侏儒症。我们的研究显示的骨骼生长与动脉粥样硬化形成的平行关系现在可以用来测试像vosoritide这样的药物是否也可以用于治疗动脉粥样硬化。”
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