Tzw. „twardnienie tętnic” prowadzi do podwyższenia ciśnienia krwi i ostatecznie jest istotnym czynnikiem ryzyka zakrzepicy i chorób serca. Proces twardnienia jest w rzeczywistości zwapnienie tkanek naczyń krwionośnych z tej samej postaci mineralnej jak w kości, fosforanu wapnia związanego z minerałem hydroksyapatytu. Zwapnienie może znajdować się na złogach tłuszczowych (blaszkach miażdżycowych) wewnątrz naczynia krwionośnego (zwapnienie intymne lub miażdżycowe) lub w środkowej warstwie ściany naczynia krwionośnego (zwapnienie przyśrodkowe), przy czym to ostatnie jest typowo związane ze starzeniem się, cukrzycą i chorobami nerek.
Istnieją istotne dowody na to, że komórki ściany naczynia krwionośnego (komórki mięśni gładkich naczyń krwionośnych) zmieniają się pod wpływem stresu w kierunku komórek bardziej przypominających kości i zaczynają wyrażać białka typowo związane ze zwapnieniem kości. W tym miejscu pojawia się wiele pytań: co wyzwala proces zwapnienia w naczyniach krwionośnych; w jaki sposób cząsteczki fosforanu wapnia wiążą się z tkanką naczyń krwionośnych lub złogami tłuszczu; dlaczego niektóre blaszki wapienne w naczyniach krwionośnych są stabilne, podczas gdy inne mają kawałki, które odrywają się, powodując blokadę naczynia krwionośnego?
Nasza wstępna praca w tej dziedzinie (Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology, 2008) wykazała, że te same cząsteczki, które są odpowiedzialne za wiązanie cząsteczek fosforanu wapnia w kości – funkcjonalizowane cukry – są odpowiedzialne za ten sam proces w zwapnieniu naczyń krwionośnych. Obecnie pracujemy nad identyfikacją tych cukrów, w nadziei, że uda się zaprojektować inhibitory ich funkcji w zwapnieniu naczyń.
W naszej najnowszej pracy wykazaliśmy, że to, czy cytrynian jest włączony do naczyniowych cząsteczek fosforanu wapnia, czy nie, ma ogromny wpływ zarówno na rozmiar i formę cząsteczek, jak i na ich toksyczność dla komórek (Biomaterials, 2013). W rzeczywistości cytrynian jest powszechnie włączany do zwapniałych tkanek, w tym kości (Calcified Tissue International, 2013), najprawdopodobniej dlatego, że wapń jest transportowany do miejsc zwapnienia w postaci kompleksów cytrynianowych, a małe, nanoskopowej wielkości pory, w których często dochodzi do zwapnienia, nie pozwalają transportującemu cytrynianowi „uciec”. Badamy teraz możliwość, że cytrynian znacząco wpływa na właściwości mechaniczne cząsteczek fosforanu wapnia i może wyjaśnić, dlaczego niektóre zwapniałe blaszki naczyniowe są stabilne, a inne znacznie mniej.
Dalszą cechą zwapnienia naczyń jest to, że zawsze bezpośrednio poprzedza je martwica komórek, dlatego badamy, jakie cząsteczki komórek odkładają się w ścianie naczynia krwionośnego w wyniku tego procesu. Mamy nadzieję, że to właśnie pozwoli nam określić, czym mogą być funkcjonalizowane cukry, które wiążą cząsteczki fosforanu wapnia z tkanką.
Współpracownicy: Prof. Cathy Shanahan (Kings College London), Dr Jeremy Skepper (PDN, University of Cambridge), Dr Karin Muller (PDN, University of Cambridge)
Finansowanie: British Heart Foundation