Cathepsin L通过SIRT1/p66Shc途径调控血管内皮细胞衰老的机制研究

Vascular endothelial cell senescence and dysfunction is an early sign of aging. Our previous study found that: compared with other cathepsins, cathepsin L (CTSL) protein and activity were significantly higher in carotid and blood of old mice Recombination CTSL can promote vascular endothelial cell senescence in vitro. CTSL knockout mice carotid exhibited an increased sirtuin 1 (SIRT1) expression and a significantly reduced P66Shc expression, SIRT1 is a substrate of CTSL, P66Shc is known as vascular aging engine, there is a crosstalk between the two factors. Therefore, we assume that CTSL promote intracellular oxidative stress through SIRT1/P66Shc pathway and accelerate cells senescence, leading to endothelial dysfunction. This study will use adenovirus transfection, Western-blot, immunohistochemistry, etc, from the molecular, tissue and whole animal level to further explore the role of CTSL in vascular aging and its molecular mechanisms. By studying this project, we will elucidate the mechanism CTSL promote endothelial cell senescence through SIRT1/P66Shc pathway provide a theoretical basis and experimental support for the prevention and treatment of cardiovascular diseases related to old age.

血管内皮细胞衰老及功能障碍是血管衰老的早期标志。我们的前期研究发现：与其它组织蛋白酶相比，组织蛋白酶L（cathepsin L，CTSL）蛋白及酶活性在年老小鼠颈动脉及血液中均显著升高。体外重组CTSL 可促进血管内皮细胞衰老。CTSL敲除小鼠颈动脉中沉默信息调节因子1(SIRT1) 表达升高，而P66Shc表达显著降低。SIRT1为CTSL的底物，P66Shc被誉为血管衰老的引擎，两者之间存在串话。因此我们设想CTSL可能通过SIRT1/P66Shc途径促进细胞内氧自由基生成，加速细胞衰老。本研究将采用腺病毒转染、Western-blot、免疫组织化学等手段，从分子、组织以及动物整体水平等进一步探讨CTSL在血管衰老中的作用及其分子机制。通过本项目的研究,将阐明CTSL通过SIRT1/P66Shc途径促进血管内皮细胞衰老的机制，为老年相关心血管疾病的防治提供理论依据与实验支持。

人口年老化是当今世界人口发展的趋势,并正在广泛而深刻地影响着人们生活的各个方面。我国人口老年化也日益明显，近年与年龄密切相关的慢性疾病尤其心脑血管疾病（包括冠心病、高血压、中风等）的发病率都显著增高，对我国医疗卫生资源配置及医疗技术发展都有着重要的影响。因此，迫切需要研究与衰老/老化(aging)相关的血管损伤及血管内皮功能障碍的分子与细胞机制，寻求更为有效的防治措施。.组织蛋白酶L(cathepsin L, CTSL)隶属于溶酶体木瓜蛋白酶家族半胱氨酸蛋白酶，它是一个有效的弹性蛋白酶和胶原酶，几乎在所有的组织或细胞类型都有低水平表达。研究发现炎症细胞因子可促进血管平滑肌细胞（VSMC）和内皮细胞（EC）表达CTSL。CTSL与细胞凋亡和人动脉粥样硬化斑块不稳定性密切相关。并且血清CTSL的水平是冠心病的一个独立危险因素，它参与心肌的修复及心梗后的重塑。最近的研究表明，组织蛋白酶L可通过裂解沉默信息调节因子1（sirtuin 1，SIRT1）介导应激诱导的内皮祖细胞的过早衰老。p66Shc蛋白是Shc家族成员中的一员。也是细胞氧化应激的主要蛋白之一，它通过在线粒体内氧化细胞色素Ｃ产生大量ROS导致细胞氧化损伤。p66Shc在衰老及其相关的疾病中起到了关键的作用。.本研究采用年老小鼠模型、免疫组织化学、腺病毒转染、Western-blot等手段，从分子、组织以及动物整体水平等进一步探讨CTSL影响内皮功能的作用及其分子机制。通过本项目的研究，主要得到以下几方面的结果：.1.缺乏组织蛋白酶L的年轻小鼠血管中线粒体功能障碍，氧化应激增加，伴随P66Shc，SIRT1这两个与长寿相关基因的表达异常，促进血管衰老。细胞实验进一步证实了氧化应激和P66Shc 参与了组织蛋白酶L调控血管细胞衰老的过程。.2.在健康人群中，年老人血液中的组织蛋白酶 L,MMP2浓度与年轻人比较显著降低。血清中织蛋白酶 L与MMP2浓度呈正相关。.总之，本研究从组织蛋白酶及内皮细胞的角度研究老年相关的血管损伤机制。通过本项目的研究，阐明了组织蛋白酶L促进血管内皮细胞损伤的机制，并初步探讨了组织蛋白酶 L作为衰老生物学标记的可能性，为老年相关心血管疾病的防治提供理论依据与实验支持。