Brg1调控脂肪细胞稳态及外周动脉疾病的分子机制研究

Obesity and diabetes lead to metabolic disorders that significantly increase the morbidity and disability of peripheral artery disease (PAD). White adipose tissue (WAT) undergoes phenotypic switch in response to excessive nutrition, a process that underscores the disruption of lipid metabolic homeostasis, inflammation, and ultimately the development of PAD. The underlying epigenetic mechanism, however, remains to be elucidated. Brahma related gene 1 (Brg1) is the core component of the cellular chromatin remodeling complex. Brg1 plays a key role in regulating the pathogenesis of cardiovascular disease by altering chromatin structure. Our preliminary data demonstrate that adipocyte-specific deletion of Brg1 (AdipocKO) protects the mice from high-fat diet induced type 2 diabetes as evidenced by reduced body weight, attenuated WAT inflammation, improved glucose tolerance and insulin sensitivity. In addition, AdipocKO mice show enhanced heat generation and WAT browning when housed in a cold environment compared to wild type littermates. Based on these results, we intend to further investigate the role of Brg1 in regulating the WAT transcriptome under the high glucose and fat, and how to cause the pathogenesis of vascular injury and PAD. We hope to address the epigenetic mechanism underlying adipocyte homeostasis and provide a new target for the development of interventional strategies against metabolic disorders and PAD.

肥胖和糖尿病导致代谢紊乱显著增加了外周动脉疾病的发病率和致残率。在营养过剩的刺激下，脂肪细胞表型发生转化，这一过程是导致脂肪代谢稳态失衡及炎症反应加剧，继而导致外周动脉疾病发生发展的关键，但其中的表观遗传调控机制尚未阐明。Brg1是细胞中染色质重构复合物的核心成员，通过改变染色质结构从而在心血管疾病发病过程中发挥重要作用。我们前期预实验结果证实，脂肪细胞特异性敲除Brg1能够改善高脂饮食诱导的小鼠体内糖代谢紊乱和胰岛素敏感性，降低脂肪组织的炎症反应，并促进寒冷状态下机体产热和白色脂肪组织的棕色化功能。在此基础上，我们拟进一步从转录组/表观遗传组水平分析Brg1如何在高糖高脂作用下改变脂肪细胞的转录谱，并如何引起血管损伤导致外周动脉疾病。通过这一研究，我们希望阐明调控脂肪细胞稳态的新表观遗传学机制，从而为代谢性疾病和外周动脉疾病的防治提供新靶点。

代谢紊乱显著增加了心血管疾病的发病率。营养过剩使脂肪细胞表型发生转化，引起脂肪代谢稳态失衡及炎症反应加剧，继而导致心血管疾病发生发展，但其中表观遗传调控机制尚未阐明。染色质重构蛋白Brahma相关基因1(BRG1)通过改变染色质结构从而在心血管疾病发病过程中发挥重要作用。我们研究发现，脂肪细胞特异敲除BRG1能够改善高脂饮食诱导的小鼠体内糖代谢紊乱和胰岛素敏感性，降低脂肪组织的炎症反应，并促进寒冷状态下机体产热和白色脂肪组织的棕色化功能。通过ChIP-seq实验发现BRG1结合的基因主要参与产热及泛素化过程。对BRG1调控内皮细胞的血管分泌因子研究发现，BRG1和转录因子低氧诱导因子1α互相作用共同结合到MRP8启动子上，使其启动子上组蛋白乙酰化水平升高和H3K9甲基化水平降低，激活MRP8转录，刺激血管紧张素诱导的MRP8表达，促进巨噬细胞的迁移和心肌肥大的发展。内皮间质转化（EndMT）通过促进肌成纤维细胞的聚集导致心肌纤维化。我们发现BRG1调控EndMT具有两重性。首先，BRG1通过和转录因子Sp1互相作用共同促进SNAI2转录，SNAI2编码蛋白SLUG结合到内皮细胞标记基因CDH5启动子上抑制CDH5转录。其次，BRG1和转录因子SRF互相作用共同结合到COL1A2启动子上促进I型胶原表达。在小鼠血管内皮细胞中特异敲低BRG1显著抑制血管紧张素诱导的心肌纤维化。我们还研究Neogenin-1（Neo-1）在oxLDL诱导的内皮功能障碍和动脉粥样硬化中的作用。高脂饮食饲喂的Apoe-/-小鼠注射Neo-1阻断抗体显著改善斑块面积及血管中炎症介质表达。oxLDL通过促进BRG1相关因子47和转录因子cAMP反应元件结合蛋白1互相作用，结合到Neo-1近端启动子激活转录，Neo-1影响NF-κB与粘附分子基因启动子的结合，调控黏附分子表达，导致内皮功能障碍和动脉粥样硬化发生发展。