《Pharmacological Research》：Thoracic perivascular adipose tissue-derived PI16 alleviates vascular calcification via CKAP4/PI3K/Akt pathway
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中膜动脉钙化（medial arterial calcification, MAC）是慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）的主要血管并发症，也是心血管发病与死亡风险的强预测因子，但目前尚无直接靶向该过程的药物治疗手段。胸周血管脂
中膜动脉钙化（medial arterial calcification, MAC）是慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）的主要血管并发症，也是心血管发病与死亡风险的强预测因子，但目前尚无直接靶向该过程的药物治疗手段。胸周血管脂肪组织（thoracic perivascular adipose tissue, tPVAT）日益被认为是血管稳态的调节因子，但其在中膜动脉钙化中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨tPVAT是否对中膜动脉钙化具有保护作用及潜在机制。研究人员采用腺嘌呤诱导的CKD与维生素D3诱导的钙化等多种血管钙化实验模型，发现胸主动脉中膜钙化发生较腹主动脉延迟。在多个模型中移植tPVAT均减轻了腹主动脉钙化。早期tPVAT来源的分泌因子可在体外抑制血管平滑肌细胞钙化。肽酶抑制剂16（peptidase inhibitor 16, PI16）主要由成纤维细胞产生，被鉴定为tPVAT中的关键抗钙化因子，其保护作用经重组PI16验证。机制研究表明，PI16与血管平滑肌细胞膜相关蛋白细胞骨架相关蛋白4（cytoskeleton-associated protein 4, CKAP4）结合，抑制PI3K/Akt/RUNX2信号通路，从而抑制成骨分化。上述结果证实PI16是tPVAT来源的血管钙化抑制因子，揭示了PI16-CKAP4信号通路，可能成为CKD相关血管钙化的潜在治疗靶点。
该研究发表于《Pharmacological Research》，针对慢性肾脏病（CKD）患者高发且缺乏有效治疗手段的中膜动脉钙化（MAC）展开机制探索。临床中MAC是心血管死亡、冠心病及截肢的独立预测因子，可导致动脉僵硬、血流动力学紊乱并最终引发心肾终末器官损伤，但现有干预仅聚焦于全身矿物质代谢调控，无法直接阻断血管钙化进程。人群研究提示胸主动脉较腹主动脉具有显著的钙化抵抗现象，这种区域异质性暗示局部血管微环境可能存在保护性调控机制。胸周血管脂肪组织（tPVAT）紧贴血管外膜且无解剖屏障，可通过旁分泌作用与血管细胞直接通讯，但其是否参与MAC调控尚未明确。本研究旨在阐明tPVAT是否通过特异性分泌因子延缓胸主动脉钙化，并解析其分子机制，为CKD相关血管钙化提供新的治疗靶点。
研究采用了多项关键技术方法：临床样本来自南京医科大学第二附属医院动静脉造瘘手术废弃的人桡动脉组织，经伦理审查并排除明显钙化病例；动物实验遵循ARRIVE指南，使用8周龄雄性C57BL/6J小鼠构建腺嘌呤联合高磷饮食、维生素D3注射及5/6肾切除联合高磷饮食三种血管钙化模型，并进行tPVAT移植；机制研究中整合了蛋白质组学筛选、miniTurboID邻近标记技术鉴定受体、AlphaFold 3结构预测、AAV9介导的血管平滑肌细胞基因敲低及多模型功能验证，统计分析采用GraphPad Prism 9.5完成。
研究结果如下：
3.1 胸周血管脂肪组织与血管钙化减轻相关。在腺嘌呤联合高磷饮食及维生素D3诱导的小鼠模型中，胸主动脉钙化均较腹主动脉延迟发生，且该差异在疾病早期显著。将tPVAT移植至腹主动脉周围后，三种独立钙化模型的腹主动脉钙化程度均显著降低，而离体胸主动脉与腹主动脉共培养未见显著区域差异，表明tPVAT通过旁分泌作用发挥局部保护效应。
3.2 胸周血管脂肪组织来源的生物活性因子参与抗血管钙化保护。收集钙化诱导后不同时间点小鼠的tPVAT条件培养基（CM），发现诱导2周的tPVAT-CM抗钙化活性最强，8周时甚至出现促钙化趋势；热灭活与反复冻融实验证实该活性成分为热敏感大分子蛋白而非小分子代谢物。
3.3 PI16介导PVAT对血管钙化的有益效应。蛋白质组学筛选结合分泌蛋白数据库比对，从2周tPVAT-CM中鉴定出PI16为候选因子；Western blot证实tPVAT中PI16表达在钙化早期显著上调，且tPVAT基础PI16水平显著高于腹周血管脂肪组织（aPVAT）。英国生物样本库（UK Biobank）队列分析显示，血浆PI16水平与脉搏波传导速度（PWV）呈独立负相关。重组PI16蛋白可抑制人离体主动脉环钙化，腹腔注射PI16-Fc融合蛋白在两种小鼠钙化模型中均显著降低血管钙沉积并改善动脉僵硬度。细胞溯源分析表明PI16主要由tPVAT基质血管组分（SVC）中的成纤维细胞分泌，且tPVAT中PI16+成纤维细胞占比远高于其他脂肪库，这种独特的成纤维细胞亚群构成是其抗钙化功能的细胞基础。
3.4 CKAP4是PI16的结合配体。邻近标记质谱筛选与免疫共沉淀验证，PI16特异性结合血管平滑肌细胞膜蛋白CKAP4；截断突变与AlphaFold 3结构预测进一步明确二者通过PI16的CAP结构域与CKAP4的细胞外C1结构域形成氢键与静电相互作用，关键位点突变可破坏该结合。
3.5 PI16靶向CKAP4通过PI3K/Akt/RUNX2轴抑制成骨分化。血管平滑肌细胞敲低CKAP4可完全取消PI16的抗钙化效应，且该效应依赖CKAP4的C1结构域；机制上PI16通过CKAP4抑制PI3K/Akt通路激活，而不影响ERK1/2与p38 MAPK通路；使用PI3K/Akt激活剂SC79可逆转PI16的抗钙化作用，证实该通路是PI16发挥效应的核心下游机制。
讨论部分指出，本研究首次揭示tPVAT成纤维细胞来源的PI16通过旁分泌轴延缓胸主动脉钙化，突破了既往将PVAT仅视为慢性炎症促进者的认知，强调其在钙化早期的保护性适应功能。PI16+成纤维细胞的区域富集特征解释了胸主动脉的钙化抵抗现象，且该效应不依赖于成纤维细胞总数量，而是由其功能特化与紧贴血管外膜的微解剖位置决定。研究明确了PI16-CKAP4作为全新受体-配体对，通过抑制PI3K/Akt信号阻断血管平滑肌细胞成骨转化，区别于既往报道的MMP2抑制假说。临床队列关联分析与多物种单细胞数据进一步支持该通路的转化潜力：PI16可作为血管功能的循环标志物，其CAP结构域为开发多肽类抗钙化药物提供了精准靶点。研究同时指出，未来需进一步明确性别差异、PI16的上游调控机制及在CKD患者队列中的预后价值，并通过组织特异性基因修饰模型验证内源性PI16的生理作用。
研究结论：胸周血管脂肪组织来源的PI16-CKAP4信号轴可延缓胸主动脉中膜钙化发生，该发现为中膜动脉钙化的区域易感性提供了机制解释，提示PI16-CKAP4轴有望成为CKD血管钙化的干预靶点。
