AMPK activates calcium signaling necessary for endothelial barrier repair

AMPK 激活内皮屏障修复所需的钙信号传导

基本信息

  • 批准号:
    8236864
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-04-01 至 2015-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary: Endothelial repair subsequent to inflammation-induced vascular damage is a poorly understood process. In this application, we propose a novel role for adenosine monophosphate kinase (AMPK) in promoting cadherin adhesion assembly critical for endothelial repair. We hypothesize that AMPK¿1 and N-cadherin function in tandem as a rapid response mechanism allowing pulmonary microvascular endothelial cells (PMVECs) to repair barrier disruptions quickly and limit increased capillary permeability. AMPK is most frequently described as a metabolic sensor that maintains ATP levels during periods of metabolic stress. However, recent studies indicate that AMPK also acts as a feedback mechanism that counters the destabilizing effects of elevated [Ca2+]i by promoting protein-protein interactions that strengthen cell-cell junctions. Thus, in this parallel signaling manner, an initially barrier disruptive Ca2+ signal can secondarily activate protective mechanisms. This application expands on this idea of time and location dependent Ca2+ signaling to suggest a novel role for AMPK in Ca2+ dependent cadherin adhesion assembly and barrier repair. Our preliminary results indicate that membrane associated AMPK¿1 subsequent to activation by inflammation-induced Ca2+ entry, activates a discrete Ca2+ entry mechanism. This Ca2+ pathway, in contrast to inflammatory Ca2+ signaling, reorganizes the cytoskeleton crucial for N-cadherin adherens' junction assembly and endothelial cell-cell adhesion. Specifically, our preliminary data indicate capillary-derived PMVECs selectively express the AMPK¿1 catalytic subunit, and pro-inflammatory challenges increase its expression in the alveolar/capillary segment in-vivo. We utilized shRNA techniques to inhibit AMPK¿1 activity and observed an attenuated increase in Ca2+ induced by the inflammatory mimetic thapsigargin suggesting AMPK activated a discrete Ca2+ pathway. Moreover, AMPK inhibition blocked wound resealing in PMVECs. AMPK ¿1 co-immunoprecipitates with the adherens junctional protein N-cadherin and co-localizes with N-cadherin to regions of cell-cell contact in PMVECs suggesting AMPK¿1 and N-cadherin function in concert to regulate cytoskeletal mechanisms necessary for establishing lung capillary endothelial integrity. This proposal tests the overall HYPOTHESIS that AMPK ¿1 forms a functional membrane complex with N-cadherin essential for pulmonary endothelial barrier repair. Specific Aims test the related hypotheses that: [1] AMPK¿1 at the membrane forms a functional complex with N-cadherin necessary for establishing cell-cell adhesion in PMVECs.[2] AMPK¿1 activates a discrete Ca2+ entry mechanism that promotes N-cadherin adhesion in PMVECs. [3] Inflammatory stimuli, through Ca2+ signaling, initiate AMPK¿1 mediated PMVEC repair.
项目概要: 炎症引起的血管损伤后的内皮修复过程尚不清楚。 在本申请中,我们提出了单磷酸腺苷激酶 (AMPK) 在促进钙粘蛋白的形成方面的新作用 粘附组装对于内皮修复至关重要。 1和N-钙粘蛋白的功能 串联作为一种快速反应机制,允许肺微血管内皮细胞(PMVEC) 最常描述的是快速修复屏障破坏并限制毛细血管通透性增加。 作为一种代谢传感器,可在代谢应激期间维持 ATP 水平。 表明 AMPK 还充当反馈机制,对抗升高的不稳定影响 [Ca2+]i 通过促进蛋白质-蛋白质相互作用来加强细胞-细胞连接。 信号方式,最初的屏障破坏性 Ca2+ 信号可以二次激活保护机制。 该应用扩展了时间和位置依赖性 Ca2+ 信号传导的想法,为 AMPK 在 Ca2+ 依赖性钙粘蛋白粘附组装和屏障修复中的作用 我们的初步结果表明: 膜相关AMPK¿ 1 在炎症诱导的 Ca2+ 进入激活后,激活 与炎症性 Ca2+ 信号相反,这种 Ca2+ 进入机制会重组细胞。 具体来说,细胞骨架对于 N-钙粘蛋白粘附连接组装和内皮细胞-细胞粘附至关重要。 我们的初步数据表明毛细血管源性 PMVEC 选择性表达 AMPK¿ 1个催化亚基,和 促炎性挑战增加其在体内肺泡/毛细血管段中的表达。 抑制 AMPK 的 shRNA 技术¿ 1 活性并观察到 ​​Ca2+ 诱导的减弱增加 炎症模拟毒胡萝卜素表明 AMPK 激活了一条离散的 Ca2+ 途径。 AMPK ?? 1 与粘附连接点共免疫沉淀 N-钙粘蛋白蛋白并与 N-钙粘蛋白共定位于 PMVEC 中的细胞-细胞接触区域,表明 AMPK?? 1 和 N-钙粘蛋白协同发挥作用,调节建立必要的细胞骨架机制 该提案测试了 AMPK 的整体假设。 1 形成函数式 与 N-钙粘蛋白的膜复合物对于肺内皮屏障修复至关重要。 相关假设:[1] AMPK¿ 1 在膜上与 N-钙粘蛋白形成必需的功能复合物 用于在 PMVEC 中建立细胞间粘附。[2] 1 激活离散的 Ca2+ 进入机制 促进 PMVEC 中的 N-钙粘蛋白粘附 [3] 炎症刺激通过 Ca2+ 信号传导启动 AMPK¿ 1 介导 PMVEC 修复。

项目成果

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