建立ApoE/ADAMTS-18双基因剔除小鼠模型研究金属蛋白酶ADAMTS-18抗动脉粥样硬化作用

It is widely accepted that endothelial dysfunction is the major pathogenesis of atherosclerosis (AS). In this process, metalloproteases are released yet most of them promote AS. It is difficult to fit the clinical demand. Using gene knockout mice, we found for the first time that endothelial cell (EC) originated ADAMTS-18 is unique that is related to maintain vascular homeostasis and the EC barrier integrity. It is may be one of the important physiological mechanism against AS in vivo. In this application, we plan to establish ApoE/ADAMTS-18 double gene knockout mice, and study the potential role of ADAMTS-18 in anti-atherosclerosis and the underlying mechanisms. We also plan to study whether ADAMTS-18 has a direct effect on aortic EC at cellular level, and how ADAMTS-18 regulates AS by proteomic assay. Expected results are of important value for recognizing AS pathogenesis,which may open new avenues for therapeutic interventions for AS.

“内皮（EC）损伤反应”学说是目前公认的动脉粥样硬化（AS）发病机制。在此过程中释放的金属蛋白酶作用显著，但多数加剧EC受损，难以契合临床实际需求。最近课题组利用基因剔除小鼠意外发现EC分泌的金属蛋白酶ADAMTS-18功能独特，它与血管稳态调控及内皮屏障完整性密切相关，可能是机体拮抗AS发生的重要生理机制之一。本申请拟利用前期建立的ADAMTS-18基因剔除小鼠（ADAMTS-18-/-）与ApoE基因剔除小鼠（ApoE-/-）杂交而产生的ApoE/ADAMTS-18双基因剔除小鼠作为实验模型，ApoE-/-小鼠作为配伍对照，在整体动物水平研究ADAMTS-18剔除后，AS的发生及发展进程如何变化；在细胞水平研究ADAMTS-18剔除对小鼠动脉血管内皮完整性是否有直接影响；通过蛋白质组学研究ADAMTS-18调控AS的信号通路。该研究将有助于揭示新的AS发病机制，亦为开发新药提供途径。

背景：ADAMTS （A Disintegrin and Metalloproteinase with Thrombospondin motifs, ADAMTSs）是含I型血小板结合蛋白基序（TSP）的解整合素金属蛋白酶。目前，在人类已发现19个ADAMTS家族成员，它们与胚胎发育、组织重塑、炎症、凝血及肿瘤发生等多种病理生理过程密切相关。一些ADAMTSs家族成员（如ADAMTS7，ADAMTS8）可通过改变血管基质稳态平衡参与动脉粥样硬化（AS）的发生，但“孤儿ADAMTSs”（即不知功能和底物的ADAMTSs）在AS中的作用在国际上仍鲜有报道。主要研究内容及重要结果：1）我们首次发现：孤儿金属蛋白酶ADAMTS18在脂肪组织表达并且主要由内脏脂肪组织（vWAT）的血管基质细胞（SVF）分泌，它通过调节vWAT的细胞外基质（ECM）重构，影响vWAT早期前脂肪细胞的定向分化。ADAMTS18缺失可增加层粘连蛋白1（LN1）和血小板反应蛋白1（THBS1）的表达，抑制ERK1/2活性，增加脂肪转录因子PPARγ、C/EBPβ和脂肪细胞特异蛋白aP2的表达，导致vWAT增加。Adamts18 基因敲除小鼠（KO）表现出代谢综合征表型，包括高血脂，血糖调节紊乱和高血压。ADAMTS18缺失加重了载脂蛋白E基因缺失小鼠（Apoe-/-）的AS表型。2）血管蛋白质组学分析结果显示：相比于野生型小鼠（WT），Adamts18 KO 小鼠颈总动脉（common carotid artery，CCA）血管蛋白中有77个蛋白表现出明显的差异表达。一些差异表达蛋白，如骨诱导因子OGN，糖蛋白αlpha-2-HS-glycoprotein （AHSG）, 亮氨酸富集蛋白家族mimecan （MIME），Vwf, ADAMTS13等）参与了血管平滑肌细胞（VSMCs）的表型转化、血管钙化及动脉血栓形成。3）在斑马鱼模型上，我们发现ADAMTS18与血管新生、血管静脉丛发育及血栓形成密切相关。结论： ADAMTS18调控了vWAT发育、血管新生及血栓形成，与血脂异常、高血压、糖尿病和糖耐量异常密切相关，这些都是动脉粥样硬化形成和转归中的关键致病因素。科学意义：ADAMTS18有可能成为早期诊断治疗动脉粥样硬化形成的新靶标。