2022年2月由江苏省人民医院团队发表在《Cardiovascular Research》上的一篇关于动脉瓣钙化的文章，题为SPARC-related modular calcium binding 1 regulates aortic valve calcification by disrupting BMPR-II/p-p38 signalling。
该研究的最新成果确定了正常和高钙条件下SMOC1在房室钙化中的双重作用。

原文链接：https://doi.org/10.1093/cvr/cvab107

文章中使用的凋亡检测试剂盒（AnnexinV Alexa Fluor647/PI / 凋亡检测试剂盒：FMSAV647-100）来自 福麦斯自产品 

钙化性主动脉瓣疾病（CAVD）是发达国家最常见的心脏瓣膜病，尽管CAVD的发病率和死亡率较高，但其病因和发病机制仍不清楚。

主动脉瓣间质细胞（AVICs）是主动脉瓣中最常见的细胞类型，对瓣膜稳态和重塑至关重要。

骨形态发生蛋白（BMP）属于转化生长因子b（TGF-b）超家族，是在发育和成人阶段促进成骨分化和骨形成的有效成骨生长因子。

在BMP成员中，据报道BMP-2、-4和-7可促进成骨细胞向成骨细胞的转化分化。BMP2在钙化性狭窄主动脉瓣中高度表达，并在主动脉瓣钙化中起关键作用。

SMOC1是一种分泌的酸性蛋白，富含半胱氨酸（SPARC）相关的模块化钙结合蛋白1，其特征是在各种组织中表达的基膜蛋白。

尽管SMOC1的生物学功能仍基本未知，但作为人类SMOC1直系同源物的爪蟾SMOC1蛋白通过影响MAP激酶抑制Smad1的C端磷酸化而起到BMP拮抗剂的作用，此外，SMOC1参与人骨髓间充质干细胞的成骨分化。

但是目前尚不清楚SMOC1是否以及如何调节AVIC和主动脉瓣钙化。

研究了不同条件下SMOC1在AVICs和主动脉瓣钙化中的作用。

1、确定SMOC1在人主动脉瓣中的表达和细胞定位

Figure 1. SMOC1 is expressed by aortic valve endothelial cells and secreted into aortic valve interstitial cells.

2.过表达SMOC1抑制华法林和成骨介质诱导的钙化，但促进高钙介质诱导的P-AVICs钙化为了确定SMOC1对AVIC和AV钙化的影响，团队首先研究了SMOC1对之前报道的华法林钙化模型的影响。

Figure 2. Overexpression of SMOC1 inhibits warfarin-induced AV calcification in vitro and in vivo.

为了进一步证实SMOC1对PAVIC钙化的影响，研究团队验证了其他两种公认的钙化模型。在成骨介质（OM）处理的模型中，SMOC1的过表达仍然抑制PAV钙化。然而，在高钙/磷酸盐培养基处理的模型中，SMOC1的过表达增加了PAV钙化（图3A-F）。接下来，研究者进一步证实了在肾功能不全加维生素D诱导的房室钙化模型中，SMOC1对高钙/磷酸盐介质诱导的房房钙化的相反作用。此外，免疫荧光染色显示SMOC1转基因小鼠主动脉瓣中RUNX2和OPN的水平显著升高（图3G和H）。这些结果表明，SMOC1在细胞外正常钙条件下抑制主动脉瓣钙化，但在细胞外高钙情况下增加主动脉瓣钙化。

Figure 3. Overexpression of SMOC1 promotes high extracellular-calcium-induced AV calcification in vitro and in vivo.

3.SMOC1对BMP2信号的抑制依赖于正常的细胞外钙条件

已报道非洲爪蟾SMOC1对BMP2信号负调节，为了证实SMOC1对PAVIC中BMP2信号的影响，研究者用重组人BMP2（rhBMP2）处理PAVIC。Western结果显示SMOC1抑制BMP2信号的下游靶点，包括p-Smad1/5和RUNX2。与rhBMP2的结果类似，SMOC1的过表达降低了华法林或OMT治疗的PAVIC中p-Smad1/5的水平（图4A）。相反，在高钙/磷酸盐培养基处理的pAVICs中，SMOC1增加了p-Smad1/5（图4B）。

为了进一步证实体外结果，研究团队测量了华法林和维生素D诱导的主动脉瓣钙化模型中p-Smad1/5的水平。与体外结果一致，与野生型小鼠相比，用华法林处理的SMOC1转基因小鼠的p-Smad1/5水平降低，但用维生素D处理的SMOC1转基因小鼠中p-Smod1/5水平升高（图4C-E）。

BMP2信号可通过激活p38 MAPK途径转导。为了确定为什么SMOC1在高钙/磷酸盐条件下对钙化产生相反的影响，研究团队验证了SMOC1对高钙/磷酸盐条件下pAVIC凋亡的影响以及用不同培养基处理的pAVIC中磷酸化p38（p-p38）的水平。SMOC1的过表达增加了高钙/磷酸盐模型中的细胞凋亡和p-p38水平（图5A），但随着华法林、OM和rhBMP2的加入，非高钙培养基中的p-p38水平降低（图5B-D）。数据表明，p-p38可能是SMOC1增强PAV钙化的重要介导因子。

Figure 5. P38 is a key mediator for the dual effects of SMOC1 on AV calcification.

5.SMOC1通过与BMPR-II的372–383氨基酸直接结合来抑制BMP2信号

为了进一步探索SMOC1如何调节p38介导的BMP2信号转导的机制，作者首先研究了 SMOC1和BMP受体之间是否发生了相互作用。通过BMP受体II（BMPR-II）或FLAG抗体进行的Co-IP和Duolink® 实验表明，在不存在细胞外高钙的情况下，在用rhBMP2处理的PAVIC中，SMOC1直接结合BMPR-II（图6A -B）。

Figure 6. Amino acids 372–383 are the binding region of SMOC1 for BMPR-II and are essential for the regulation of BMP2 signal transduction.

6.SMOC1在高细胞外钙条件下增加BMPR-II表达并促进内吞作用

Figure 7. SMOC1 promotes high extracellular calcium-induced AVIC calcification by increasing BMPR-II expression and endocytosis.