剪切力对内皮细胞自噬反应的影响及意义

Vascular endothelial cell homeostasis is vital for maintaining vascular system stability and prevention of vascular diseases. Endothelial cell function is regulated by shear stress caused by blood flow. Physiological shear stress is protective for normal endothelial functions, whereas non-physiological shear stress (too high, too low or oscillatory type) can induce endothelial dysfunction and lead to a variety of vascular diseases. Autophagy is a self-digestion process involving degradation of the damaged cellular components via the lysosomal system，which is critical for maintaining protein and organelle homeostasis under stress conditions. In endothelial cells, the autophagic response plays an important role in regulating cell functions. However, whether shear stress modulates autophagic response in endothelial cells, and the underlying mechanisms, remain to be clarified. The aim of the present project is to clarify the effects of shear stress on autophagy in endothelial cells and to explore the biological mechanisms involved in this process.

血管内皮细胞的正常功能对维持血管系统稳态、预防血管病变的发生具有重要的意义。内皮细胞功能受血流剪切力的调节。生理状况下稳定的层流剪切力能够维持血管内皮正常功能和代谢，而非生理性的剪切力（过高、过低或震荡型的剪切力）可诱发血管内皮功能障碍，导致多种血管疾病（如动脉粥样硬化等）的发生。细胞自噬是细胞在溶酶体系统作用下对受损伤的细胞组分进行自我消化的过程，是细胞在应激状态下维持细胞内大分子蛋白和细胞器稳态的主要方式。自噬对内皮细胞功能具有重要的调节作用。但是，血流剪切力对内皮细胞自噬反应的作用目前尚没有任何报道。本研究的目的是要阐明血流剪切力对血管内皮细胞自噬反应的影响及相应的生物学机制。这些结果将为我们进一步了解与剪切力变化相关的血管疾病的发病机制以及探索新的血管保护干预方法提供科学依据。

本项目的研究目的是要阐明血流剪切力对血管内皮细胞自嗜反应的影响及相应的生物学机制。项目计划解决的关键科学问题是血流剪切力是否可以通过氧化还原和Sirt1-FoxO介导的信号通路影响内皮细胞的自嗜反应以及血流剪切力对内皮细胞自嗜的调节作用与动脉硬化发生的易感性之间是否存在相关性。整个研究计划执行过程顺利，各方面实验进展良好，圆满完成基本研究任务，在某些方面还有一定的拓展。总计发表已标注的SCI论文11篇，其中影响因子>5的论文5篇。我们的结果提示层流促进内皮细胞的自噬反应。Sirt1在剪切力诱导内皮细胞自噬中起关键作用。层流介导的自噬是依赖氧化还原反应的。Sirt1是内皮细胞自噬反应的氧化还原敏感传感器。依赖Sirt1的FoxO1激活是介导剪切力诱导自噬的关键。剪切力诱导Atg5和Atg7的脱乙酰作用。层流介导的自噬对内皮细胞起保护作用。DOCK180途径的活化能作为PTP1B抑制剂激动内皮细胞运动的替代机制，它不需要活化VEGFR2。因此，PTP1B抑制剂可能在VEGF/VEGFR受损的心血管患者中促进内皮细胞迁移，这是一种有效的治疗手段。我们的研究表明，PTP1B抑制剂可能在VEGF/VEGFR受损的心血管患者中能促进内皮细胞迁移，可能成为一种有效的治疗策略。在应激刺激情况下血管细胞中（HUVEC，HSMC）的确存在核仁应激的现象。虽然不同细胞发生核仁应激的刺激条件可能存在差异，我们的结果支持核仁应激是细胞应激条件下的一个普遍反应，对不同刺激条件的特异性不明显。SIRT1是核仁应激的负调控因子,抑制细胞核仁应激的发生。SIRT1抑制Hela细胞核仁应激只部分依赖于其去乙酰化酶的作用。SIRT1在Hela细胞核仁中表达，与核仁蛋白NPM相结合。SIRT1介导的NPM去乙酰化在抑制核仁应激反应中可能不起决定性作用，同时Sirt1能增加NPM蛋白水平，可能对抑制核仁应激反应及激活p53通路有贡献。