The platelet-derived growth factor (PDGF) signaling pathway is essential for inducing a dedifferentiated state of vascular smooth muscle cells (VSMCs). Activation of PDGF inhibits smooth muscle cell (SMC)-specific gene expression and increases the rate of proliferation and migration, leading to dedifferentiation of VSMCs. Recently, microRNAs have been shown to play a critical role in the modulation of the VSMC phenotype in response to extracellular signals. However, little is known about microRNAs regulated by PDGF in VSMCs. Herein, we identify microRNA- 15b (miR-15b) as a mediator of VSMC phenotype regulation upon PDGF signaling. We demonstrate that miR-15b is induced by PDGF in pulmonary artery smooth muscle cells and is critical for PDGF-mediated repression of SMC-specific genes. In addition, we show that miR-15b promotes cell proliferation. These results indicate that PDGF signaling regulates SMC-specific gene expression and cell proliferation by modulating the expression of miR-15b to induce a dedifferentiated state in the VSMCs.
Ion channel inhibitors are widely used for pharmacological discrimination between the different channel types as well as for determination of their functional role. In the present study, we tested the hypothesis that 4-aminopyridine (4-AP) could affect the large conductance $Ca^{2+}$-activated $K^+$ channel ($BK_{Ca}$) currents using perforated-patch or cell-attached configuration of patch-clamp technique in the rabbit pulmonary arterial smooth muscle. Application of 4-AP reversibly inhibited the spontaneous transient outward currents (STOCs). The reversal potential and the sensitivity to charybdotoxin indicated that the STOCs were due to the activation of $BK_{Ca}$. The $BK_{Ca}$ currents were recorded in single channel resolution under the cell-attached mode of patch-clamp technique for minimal perturbation of intracellular environment. Application of 4-AP also inhibited the single $BK_{Ca}$ currents reversibly and dose-dependently. The membrane potential of rabbit pulmonary arterial smooth muscle cells showed spontaneous transient hyperpolarizations (STHPs), presumably due to the STOC activities, which was also inhibited by 4-AP. These results suggest that 4-AP can inhibit $BK_{Ca}$ currentsin the intact rabbit vascular smooth muscle. The use of 4-AP as a selective voltage-dependent $K^+$ (KV) channel blocker in vascular smooth muscle, therefore, must be reevaluated.
Chenyang Ran;Meili Lu;Fang Zhao;Yi Hao;Xinyu Guo;Yunhan Li;Yuhong Su;Hongxin Wang
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.4
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pp.405-416
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2024
Background: Hypoxic pulmonary hypertension (HPH) is the main pathological change in vascular remodeling, a complex cardiopulmonary disease caused by hypoxia. Some research results have shown that ginsenoside Rg1 (Rg1) can improve vascular remodeling, but the effect and mechanism of Rg1 on hypoxia-induced pulmonary hypertension are not clear. The purpose of this study was to discuss the potential mechanism of action of Rg1 on HPH. Methods: C57BL/6 mice, calpain-1 knockout mice and Pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) were exposed to a low oxygen environment with or without different treatments. The effect of Rg1 and calpain-1 silencing on inflammation, fibrosis, proliferation and the protein expression levels of calpain-1, STAT3 and p-STAT3 were determined at the animal and cellular levels. Results: At the mouse and cellular levels, hypoxia promotes inflammation, fibrosis, and cell proliferation, and the expression of calpain-1 and p-STAT3 is also increased. Ginsenoside Rg1 administration and calpain-1 knockdown, MDL-28170, and HY-13818 treatment showed protective effects on hypoxia-induced inflammation, fibrosis, and cell proliferation, which may be associated with the downregulation of calpain-1 and p-STAT3 expression in mice and cells. In addition, overexpression of calpain 1 increased p-STAT3 expression, accelerating the onset of inflammation, fibrosis and cell proliferation in hypoxic PASMCs. Conclusion: Ginsenoside Rg1 may ameliorate hypoxia-induced pulmonary vascular remodeling by suppressing the calpain-1/STAT3 signaling pathway.
microRNAs (miRNAs) are a class of small, non-coding RNAs that play critical posttranscriptional regulatory roles typically through targeting of the 3'-untranslated region of messenger RNA (mRNA). Mature miRNAs are known to be involved in global cellular processes, such as differentiation, proliferation, apoptosis, and organogenesis, due to their capacity to target multiple mRNAs. Thus, imbalances in the expression and/or activity of miRNAs are involved in the pathogenesis of numerous diseases, including pulmonary arterial hypertension (PAH). PAH is a progressive disease characterized by vascular remodeling due to excessive proliferation of pulmonary artery endothelial cells (PAECs) and pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). Recently, studies have evaluated the roles of miRNAs involved in the pathogenesis of PAH in these pulmonary vascular cells. This review provides an overview of recent discoveries on the role of miRNAs in the pathogenesis of PAH and discusses the potential for miRNAs as therapeutic targets and biomarkers of PAH.
Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive and devastating disease whose pathogenesis is associated with a phenotypic switch of pulmonary arterial vascular smooth muscle cells (PASMCs). Bone morphogenetic protein (BMP) signaling and potassium two pore domain channel subfamily K member 3 (KCNK3) play crucial roles in PAH pathogenesis. However, the relationship between BMP signaling and KCNK3 expression in the PASMC phenotypic switching process has not been studied. In this study, we explored the effect of BMPs on KCNK3 expression and the role of KCNK3 in the BMP-mediated PASMC phenotypic switch. Expression levels of BMP receptor 2 (BMPR2) and KCNK3 were downregulated in PASMCs of rats with PAH compared to those in normal controls, implying a possible association between BMP/BMPR2 signaling and KCNK3 expression in the pulmonary vasculature. Treatment with BMP2, BMP4, and BMP7 significantly increased KCNK3 expression in primary human PASMCs (HPASMCs). BMPR2 knockdown and treatment with Smad1/5 signaling inhibitor substantially abrogated the BMP-induced increase in KCNK3 expression, suggesting that KCNK3 expression in HPASMCs is regulated by the canonical BMP-BMPR2-Smad1/5 signaling pathway. Furthermore, KCNK3 knockdown and treatment with a KCNK3 channel blocker completely blocked BMP-mediated anti-proliferation and expression of contractile marker genes in HPAMSCs, suggesting that the expression and functional activity of KCNK3 are required for BMP-mediated acquisition of the quiescent PASMC phenotype. Overall, our findings show a crosstalk between BMP signaling and KCNK3 in regulating the PASMC phenotype, wherein BMPs upregulate KCNK3 expression and KCNK3 then mediates BMP-induced phenotypic switching of PASMCs. Our results indicate that the dysfunction and/or downregulation of BMPR2 and KCNK3 observed in PAH work together to induce aberrant changes in the PASMC phenotype, providing insights into the complex molecular pathogenesis of PAH.
Kim, Sung Eun;Yin, Ming Zhe;Kim, Hae Jin;Vorn, Rany;Yoo, Hae Young;Kim, Sung Joon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.24
no.1
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pp.111-119
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2020
In vascular smooth muscle, K+ channels, such as voltage-gated K+ channels (Kv), inward-rectifier K+ channels (Kir), and big-conductance Ca2+-activated K+ channels (BKCa), establish a hyperpolarized membrane potential and counterbalance the depolarizing vasoactive stimuli. Additionally, Kir mediates endothelium-dependent hyperpolarization and the active hyperemia response in various vessels, including the coronary artery. Pulmonary arterial hypertension (PAH) induces right ventricular hypertrophy (RVH), thereby elevating the risk of ischemia and right heart failure. Here, using the whole-cell patch-clamp technique, we compared Kv and Kir current densities (IKv and IKir) in the left (LCSMCs), right (RCSMCs), and septal branches of coronary smooth muscle cells (SCSMCs) from control and monocrotaline (MCT)-induced PAH rats exhibiting RVH. In control rats, (1) IKv was larger in RCSMCs than that in SCSMCs and LCSMCs, (2) IKv inactivation occurred at more negative voltages in SCSMCs than those in RCSMCs and LCSMCs, (3) IKir was smaller in SCSMCs than that in RCSMCs and LCSMCs, and (4) IBKCa did not differ between branches. Moreover, in PAH rats, IKir and IKv decreased in SCSMCs, but not in RCSMCs or LCSMCs, and IBKCa did not change in any of the branches. These results demonstrated that SCSMC-specific decreases in IKv and IKir occur in an MCT-induced PAH model, thereby offering insights into the potential pathophysiological implications of coronary blood flow regulation in right heart disease. Furthermore, the relatively smaller IKir in SCSMCs suggested a less effective vasodilatory response in the septal region to the moderate increase in extracellular K+ concentration under increased activity of the myocardium.
Background: The CREST syndrome is an indolent form of progressive systemic sclerosis. Although its clinical progress is indolent, pulmonary hypertension(PH) associated with CREST syndrome have grave prognosis with over 40 percent mortality rate at 2 year follow-up. But the pathogenesis of pulmonary hypertension in this disease is not known, and classified as either primary or secondary PH. Clonality of endothelial cell proliferation in plexiform lesion is a molecular marker which allows distinction between primary and secondary PH. We performed this study to know whether the PH associated with CREST syndrome is a variant of primary PH or is a secondary PH. Methods: We assessed the X-chromosome inactivation based on the methylation pattern of the human androgen-receptor gene by PCR(HUMARA). Endothelial cells in plexiform lesions from female patients(n=3) with PH associated with CREST syndrome were microdissected from paraffin blocks. Vascular smooth muscle cells and lung parenchyma were also microdissected for clonality studies. Results: The proliferating endothelial cells in 14 plexiform lesions were all polyclonal. Similarly proliferated smooth muscle cells from 5 vessels with medial hypertrophy were also polyclonal. Conclusion: These results suggest that the pulmonary hypertension associated with CREST syndrome has different pathogenesis from primary PH and to be classified as secondary PH.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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