p110δ突变失活上调MMP-12和诱导动脉瘤形成的作用及其分子机制研究

Aortic aneurysm is an potentially fatal disorder. MMPs(matrix metalloproteinases) ,which degradated elastic fibers of aorta, play an important role in the development of aneurysm.Phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K) involved in crucial function and signaling transduction in the cells.We unexpectedly observed that p110δ mutant led to breakage of elastic fibers and stimulated MMP-12 expression.Further studies show that p110δ mutant induced aneurysm(about 30%) .Based on our previous work, we will generate the double-transgenic mice by breeding together two independent lines of C57BL/6J mice carrying either the p110δ mutant or MMP-12-/-,which will demonstrate the key role of MMP-12 in the pathology of aneurysm induced by p110δmutant.Furthermore,since an AP-1 protein binding site in the MMP-12 promoter,we will study how p110δmutant up-ragulate the expression of MMP-12.Finally,screening p110δmutant in patient with aneurysm will confirmed the role of p110δ.

动脉瘤是临床上具有潜在致死性的血管疾病。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表达和活化引起的血管壁弹力纤维降解在动脉瘤的形成中起重要作用。磷脂酰肌醇-3-激酶（Phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K）参与一系列细胞的重要功能和信号转导。我们意外发现，PI3K催化亚基p110δ突变失活刺激巨噬细胞MMP-12的表达，造成动脉壁弹力纤维降解和断裂，引起～30%小鼠动脉瘤形成。基于以上工作，我们将p110δ突变失活小鼠与MMP-12-/-杂交，以证明MMP-12在p110δ突变失活小鼠中动脉瘤形成的重要性。鉴于MMP-12启动子中含有AP-1结合位点，我们将在细胞和整体水平研究p110δ突变失活是如何上调MMP-12的表达。进一步在临床动脉瘤病人中筛查是否存在p110δ突变。揭示p110δ在动脉瘤形成中的重要作用和机制。

动脉瘤是临床上具有潜在致死性的慢性进行性血管疾病，而到目前为止除了少数病人能够进行手术治疗外尚无有效的药物治疗方法。磷脂酰肌醇-3-激酶（Phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K）是一类广泛表达、具有脂激酶和蛋白激酶活性的丝氨酸蛋白酶家族，参与一系列细胞的重要功能和信号转导。主要分为3大类，其中I类的PI3Ks 是由催化亚基（p110α, β, γ, and δ）和调节亚基（p55, p85, or p101）组成。其中p110 δ在白细胞中高表达，通过催化产生磷脂酰肌醇3,4,5（PIP3）进而活化下游多种蛋白功能而发挥重要的免疫调节作用。然而，PI3Kδ是否参与并促进动脉瘤的形成及发展尚未见报道。我们近4年的研究发现并证实：1.p110δ突变失活后可引起小鼠颈总动脉血管壁弹力纤维超微结构异常；2.与WT小鼠相比，在p110δ突变失活小鼠中诱导颈总动脉再狭窄，4周后约27%的小鼠再狭窄下端可出现典型的动脉瘤病理特征（管壁局部膨出，管腔扩大，管壁弹力纤维断裂，血管平滑肌减少，炎症细胞浸润），同时再狭窄处可见弹力纤维断裂碎片；3.在CaCl2诱导的腹主动脉瘤模型中，p110δ突变失活可促进动脉瘤进程,降低小鼠生存率以及促进炎症细胞在血管外膜下浸润； 4. 在WT小鼠，p110δ特异性抑制剂也促进动脉瘤发展及炎症细胞浸润。上述结果说明p110δ参与维持小鼠血管壁结构完整性并可能促进炎症细胞浸润而在动脉瘤形成中具有重要作用；5. PCRarray筛选试验显示p110δ突变失活可明显减少血管壁内胶原I/IV表达并显著上调MMP-12（巨噬细胞基质蛋白酶）活性；6. p110δ突变失活和p110δ特异性抑制剂均可促进动脉瘤小鼠血浆MMP-12活性升高；7. 在WT小鼠动脉瘤组织内p110δ主要表达在CD68阳性的巨噬细胞中且与MMP-12共定位，提示p110δ可能通过促进巨噬细胞浸润及活化MM-12参与动脉瘤形成及发展；8. 体外实验中证实p110δ突变及p110δ特异性抑制剂均可促进巨噬细胞迁移，且p110δ失活通过活化AP-1转录因子而促进TNF-alpha诱导的MMP-12表达及活性。因此，本项目结果将为p110δ可能成为治疗动脉瘤的新药物靶点提供可靠的分子机制。