Sonic hedgehog在大动脉炎血管病理性重构中的重要作用及机制研究

Takayasu’s arteritis (TA)，an Asia-prevalent vasculitis, could induce serious pathological vascular remodeling, while the mechanisms involved are still not clear. According to previous studies, sonic hedgehog plays an important role in the injury and repair. In our previous work, through the study of TA patients in the active disease status, with approaches including protein array profiling, validation and bioinformatic analysis, we have preliminarily identified a close relationship between SHH and the pathological vascular remodeling in TA. Our pre-experiment further showed that the specific receptor for SHH increased in the aorta from mice with severe vascular inflammation while restrictively located in the adventitia. Based on these and findings from previous studies, we propose the scientific hypothesis that SHH plays a critical role in the pathological vascular remodeling in TA. We will further use a TA-mimic vasculitis mice model and perform a series of in vivo, ex vivo and in vitro experiments, to illustrate whether SHH could directly induce and promote the TA-mimic pathological vascular remodeling, whether SHH triggers the process through activating adventitial fibroblasts and the detailed molecular mechanisms involved in the SHH-induced activation of adventitial fibroblasts. This project is of great significance for the illustration of mechanisms involved in the pathological vascular remodeling in TA and will bring novel therapeutic target for the early intervention.

大动脉炎于亚洲高发，血管病变严重而其病理性重构机制尚未明确。Sonic hedgehog（SHH）在损伤修复中具有重要作用。本项目前期工作中，通过在大动脉炎活动期患者水平的蛋白芯片筛选与验证及生物信息学分析，已初步证明SHH与大动脉炎血管病理性重构密切相关。预实验进一步显示，在血管壁炎症反应显著的小鼠主动脉中，SHH特异性受体水平显著上调并且局限性地定位于外膜。结合充分理论依据，本项目提出SHH在大动脉炎血管病理性重构中具有重要作用的科学假说，将通过大动脉炎样血管炎模型小鼠的构建、一系列在体、离体和体外实验，进一步探究SHH是否可以直接启动和促进大动脉炎样血管病理性重构，SHH是否通过活化血管外膜成纤维细胞启动和促进大动脉炎血管病理性重构，以及SHH促进血管外膜成纤维细胞活化的具体分子机制。本项目的开展对于阐明大动脉炎血管病理性重构机制具有重要意义，将为其早期干预提供新的靶点。

大动脉炎于亚洲高发，主动脉及主要分支血管病变严重。然而其血管病理性重构机制尚未明确。Sonic hedgehog（SHH）信号通路在损伤修复中具有重要作用。为探究其在主动脉血管病理性重构中的作用，本项目在患者水平、动物水平及细胞水平进行实验研究。此外，利用公共数据进行补充分析以提供高质量临床及群体遗传学证据。通过病例-对照研究及蛋白芯片检测，发现SHH蛋白水平在大动脉炎活动期患者外周血中显著升高。通过进一步生物信息学分析，发现SHH位于大动脉炎患者外周血显著差异性富集细胞因子互作网络的重要节点。通过对腹主动脉瘤小鼠模型的病变主动脉组织样本进行免疫荧光染色，发现病理状态下SHH受体PTCH1高表达于主动脉外膜。利用公共数据平台上传的人主动脉单细胞核测序数据分析，发现SHH信号通路的关键调控蛋白SMO，除了在血管平滑肌细胞、成纤维细胞中高表达之外，在巨噬细胞中亦有较多表达。通过使用脂多糖、干酪乳杆菌细胞壁成分及二者联合诱导小鼠RAW264.7巨噬细胞活化，分别加以SHH信号通路中SMO的抑制剂环巴胺处理，发现其转录组之间存在显著基因差异性表达，KEGG富集分析显示环巴胺处理后活化巨噬细胞的SHH信号通路抑制，较之对照组炎症相关信号通路基因表达显著下调，提示通过下调SHH信号通路从而抑制过度炎症反应及相应血管病理性重构的潜在临床应用价值。基于系统评价和荟萃分析，表明生物制剂可以显著降低巨细胞动脉炎患者糖皮质激素减量期间的疾病复发率，并显著降低大动脉炎患者的 ITAS-2010评分。基于双样本孟德尔随机化研究，在群体遗传学水平探究炎症因子与两种主动脉病理结构改变严重的疾病主动脉夹层和主动脉瘤的因果关系，发现CD40与主动脉夹层和主动脉瘤之间存在因果关系，且发现CD40与主动脉夹层和主动脉瘤风险降低相关，提示通过调控炎症防治主动脉病理性重构的临床转化潜力。本项目研究结果为对于探究以大动脉炎为代表的免疫炎症相关主动脉病理性重构机制提供理论依据及工作基础，为其早期干预提供新的潜在治疗靶点。