PGC-1α/NRF-1介导线粒体功能调控巨噬细胞脂质蓄积的机制研究

Lipid accumulation of macrophages caused by oxidative stress is the key reason for the early pathological changes of atherosclerosis. Previous studies showed that oxidative stress can cause downregulation of PGC-1α, PPARα and ABCA1, intracellular lipid accumulation increased，and mitochondrial dysfunction,suggesting that PGC-1α /NRF-1 coupling mitochondrial function, regulation of macrophage oxidative stress, but underlying mechanisms are not clear. This study intends to focus on the lipid accumulation disorder induced by high fat stress, in vitro THP-1 source foam cell model and in ApoEKO mice atherosclerosis model, use the technique of gene engineering and co-immunoprecipitation, explore for relationship between PGC-1α/NRF-1 coupling mitochondria oxidative phosphorylation, mitochondrial ROS generation and DNA biosynthesis, identification of key factor PGC-1α、PPARα、NRF-1 and their mode of action. Objective to intervene the key molecules of l PGC-1α/NRF-1, and to determine its effectiveness in reducing macrophages oxidative stress and foam, so as to provide new ideas for early diagnosis and targeted therapy of AS.

高脂应激导致巨噬细胞氧化应激和泡沫化是动脉粥样硬化（AS）早期病理改变的关键原因。课题组前期研究发现，高脂应激造成过氧化物酶体增生物激活受体γ共激活因子PGC-1α表达降低，脂质代谢转录因子PPARα和胆固醇逆转运蛋白ABCA1的表达下调，脂质蓄积增加；伴随着线粒体呼吸酶活性降低，ATP含量下降，ROS生成增加，提示PGC-1α/NRF-1介导线粒体功能，调控巨噬细胞氧化应激和泡沫化，但具体的分子机制尚不清楚。本研究拟通过体外THP-1源的泡沫细胞模型和ApoE基因敲除小鼠动脉粥样硬化模型，运用基因工程以及免疫共沉淀等技术方法，探究高脂应激状态下PGC-1α/NRF-1调控线粒体氧化磷酸化、ROS生成和线粒体DNA生物合成的作用，鉴定关键因子PGC-1α、NRF-1表达及其作用方式，靶向干预PGC-1α/NRF-1的关键分子，确定其减轻脂质蓄积和泡沫化的作用，为AS的靶向治疗提供依据。

高脂应激导致巨噬细胞氧化应激和泡沫化是动脉粥样硬化早期病理改变的关键原因。本研究拟通过体外THP-1源的泡沫细胞模型和ApoE基因敲除小鼠动脉粥样硬化模型，探究高脂应激状态下PGC-1α调控线粒体氧化磷酸化、ROS生成的作用，靶向干预PGC-1α关键分子，确定其减轻脂质蓄积和泡沫化的作用，为AS的靶向治疗提供依据。方法 体外细胞实验，THP-1细胞分为四组：Control对照组（常规培养）、HFD模型组（50 µg/ml的ox-LDL孵育培养48h）、LV-PGC-1α干预组（PPARGC1A慢病毒转染72h，50 µg/ml的ox-LDL孵育培养48h）、LV-control干预组（阴性对照慢病毒转染72h，50 µg/ml的ox-LDL孵育培养48h）。研究从巨噬细胞荷脂情况、氧化应激和线粒体功能指标、相关信号通路等方面验证线粒体功能在动脉粥样硬化病理发生中的作用，并探讨PGC-1α对动脉粥样硬化模型细胞的作用机制。体内动物实验，将40只雄性8周龄的ApoE基因敲除小鼠，分为4组每组10只小鼠。对照组（正常饮食）、HFD模型组（高脂饮食15周，建立小鼠AS模型）、AAV-CON组（尾静脉注射AAV-CON，高脂饮食15周）、AAV-PGC-1α干预组（尾静脉注射AAV-PGC-1α，高脂饮食15周）。研究从动脉粥样硬化小鼠模型的体重，肝脏指数，血清生化指标，病理形态、氧化应激和线粒体功能指标、相关信号通路等方面验证线粒体功能在动脉粥样硬化病理发生中的作用，并探讨PGC-1α对动脉粥样硬化模型小鼠的作用机制。.细胞实验结果显示，HFD模型组细胞的油红O染色增加、细胞上清液中SOD和GSH-PX的活性下降，MDA含量增加，线粒体功能指标包括细胞ATP含量和mtDNA复制倍数，线粒体膜电位和ROS生成都与对照组差异显著，PGC-1α过表达改善了客观指标。动物实验结果显示，动脉粥样硬化模型组小鼠的体重、肝脏重量和肝脏指数、血清生化指标、氧化应激指标、动脉血管病理、线粒体功能指标与对照组差异显著；PGC-1α过表达改善了客观指标。结论 PGC-1α过表达通过改善线粒体生物合成、脂质转运和代谢相关因子的表达，抑制斑块脂质沉积，降低动脉粥样硬化的进展。