NOX4囊泡介导动脉血管平滑肌细胞迁移促静脉移植体吻合口内膜增生的作用及机制研究

Vascular stenosis and occlusion caused by intimal hyperplasia in distal anastomosis of vein grafts are important factors that influence the efficacy of coronary artery bypass grafting (CABG) surgery. Numerous studies have confirmed that increased migration of recipient arterial smooth muscle cells (A-SMCs) is a key factor leading to intimal hyperplasia in distal anastomosis of vein graft. Our previous studies found that integrin activation promotes NAPDH oxidase 4 (NOX4) containing vesicles synthesis, secretion and target to cytoskeletons of A-SMCs, which in situ produce hydrogen peroxide (H2O2) and oxidize filamentous actin (F-actin), then regulate A-SMCs migration. Therefore, we hypothesized that stretch stress after CABG surgery activates stretch receptor integrin on A-SMCs of vein graft, induces NOX4 containing vesicles secretion and A-SMCs migration, finally lead to intimal hyperplasia in distal anastomosis of vein grafts. In this study, we will establish vein graft models by using VSMCs-specific GFP transgenic mice and VSMCs-specific NOX4 knockout mice. Combined with A-SMCs study, we focus on observing the distribution and localization of NOX4 containing vesicles in A-SMCs under electron microscope and detecting F-actin oxidation by hyposulfonic acid probes, thereby clarifying the mechanism of intimal hyperplasia in distal anastomosis of graft vein and confirming the role of NOX4 containing vesicles in vivo and in vitro. Our study aims to providing a theoretical basis for new molecular targets and clinical treatment to improve the long-terim prognosis of CABG surgery.

静脉移植体远端吻合口内膜增生导致的血管狭窄是影响冠状动脉旁路移植（CABG）术疗效的重要原因。经证实受体动脉平滑肌细胞（A-SMCs）的迁移是导致吻合口内膜增生的关键环节。我们的前期研究发现整合素激活可促进携带NAPDH氧化酶4（NOX4）囊泡生成并靶向定位于A-SMCs的骨架纤维附近，生成过氧化氢氧化骨架肌动蛋白微丝，调控A-SMCs的迁移。因此我们推测CABG术后机械牵张可激活静脉移植体A-SMCs上的整合素，促携带NOX4囊泡分泌和A-SMCs迁移，最终导致其远端吻合口内膜增生。本研究将利用VSMCs特异性GFP转基因小鼠及VSMCs特异性NOX4敲基因小鼠分别建立静脉移植模型，结合体外实验，通过电镜下观察A-SMCs中携带NOX4囊泡的分布与定位以及次磺酸探针来检测肌动蛋白微丝的氧化以确证携带NOX4囊泡的作用及机制，为寻找改善CABG远期预后的分子新靶点奠定理论基础。

背景：静脉移植体远端吻合口内膜增生导致的血管狭窄是影响冠状动脉旁路移植（CABG）术疗效的重要原因。经证实受体动脉平滑肌细胞（A-SMCs）的迁移是导致吻合口内膜增生的关键环节。我们的前期研究发现整合素激活可促进携带NAPDH氧化酶4（NOX4）囊泡生成并靶向定位于A- SMCs的骨架纤维附近，生成过氧化氢氧化骨架肌动蛋白微丝，调控A-SMCs的迁移。因此我们推测CABG术后机械牵张可激活静脉移植体A-SMCs上的整合素，促携带NOX4囊泡分泌和A-SMCs迁移，最终导致其远端吻合口内膜增生。.研究内容：本研究将利用GFP转基因大鼠和WT大鼠建立异体静脉移植内膜增生模型，通过单细胞测序技术初步分析静脉移植体细胞群变化及潜在机制，通过在体组织学分析观察NOX4与静脉移植体内膜增生的关系，结合平滑肌细胞体外实验确证其作用及机制，最后利用siRNA外敷法敲除NOX4大鼠建立异体静脉移植内膜增生模型佐证NOX4诱导静脉移植体内膜增生的作用。.研究结果：阐明了受体动脉平滑肌细胞在远端吻合口内膜增生的作用，初步证实NOX4囊泡介导静脉移植术后吻合口内膜增生的作用，此外，利用单细胞测序技术进一步分析了静脉移植体细胞群改变及动脉来源平滑肌细胞群的机制可能。最后利用局部敲除NOX4法，初步确证NOX4囊泡介导静脉移植术后吻合口内膜增生的机制。.意义：本项目通过阐明动脉移植体内膜增生的细胞多样性及分子机制，发现针对这一过程的重要早期预警分子，争取在术后继发出血不可逆血管病变之前进行干预，从而减少移植血管远期并发症事件。