Senescence signaling pathway in the process of vascular calcification both in vitro and ex vivo

Abstract

Vascular calcification (VC) is an independent predictor of cardiovascular events and is associated with significant morbidity and mortality. The increased risk of these associa-tions in chronic kidney disease (CKD) patients is more powerful. Current diagnostic and therapeutic approaches to VC are relatively limited and we need better insight into the underlying pathological mechanisms of VC as well as more effective intervention strate-gies. Previous studies have shown that cellular senescence is involved in VC and can promote the osteogenic transformation of vascular smooth muscle cells (VSMCs). Therefore, the first part of this study was to establish a proper multiplex Western blot protocol for subsequent analysis of the signaling pathway in later experiments. The second and third parts of this study were designed to investigate the effect of the cellu-lar senescence signaling pathway (p21) on vascular calcification in vitro and ex vivo. DOX induced senescence in VSMCs and activated the p21 senescence pathway while stimulating the expression of bone-associated molecules, with similar results obtained in ex vivo tissues stimulated by high phosphate. This study provides further hints for the p21-involved senescence pathway in vascular calcification in vitro and ex vivo and that it is accompanied by increased expression of multiple bone-associated molecules.

Die Gefäßverkalkung (VC) ist ein unabhängiger Prädiktor für kardiovaskuläre Ereignisse und wird mit erheblicher Morbidität und Mortalität in Verbindung gebracht. Das erhöhte Risiko dieser Assoziationen bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) ist noch stärker ausgeprägt. Die derzeitigen diagnostischen und therapeutischen Ansätze für VC sind relativ begrenzt. Deswegen brauchen wir einen besseren Einblick in die zugrunde liegenden pathologischen Mechanismen von VC und wirksamere Interven-tionsstrategien. Frühe Studien haben gezeigt, dass zelluläre Seneszenz an VC beteiligt ist und die osteogene Transformation von vaskulären glatten Muskelzellen (VSMCs) fördern kann. Daher bestand der erste Teil dieser Studie darin, ein geeignetes Multiplex-Westernblot-Protokoll zu erstellen, um im weiteren Verlauf die Signalkaskade und insbesondere die Proteinexpression weiter zu untersuchen. Im zweiten und dritten Teil dieser Studie sollte die Wirkung des zellulären Seneszenz-Signalwegs (p21) auf die Gefäßverkalkung in vitro und ex vivo untersucht werden. DOX induzierte Seneszenz in VSMCs und aktiv-ierte den p21-Seneszenz-Signalweg bei gleichzeitiger Stimulierung der Expression von knochenassoziierten Molekülen, wobei ähnliche Ergebnisse in ex vivo Geweben erzielt wurden, die durch hohen Phosphatgehalt stimuliert wurden. Diese Studie liefert weitere Hinweise dafür, dass der p21-Seneszenz-Stoffwechselweg in vivo und in vitro an der Gefäßverkalkung beteiligt ist und mit einer erhöhten Expression mehrerer knochenassoziierter Moleküle einhergeht.