能量限制调控p53依赖的线粒体功能拮抗血管衰老的机制

Mitochondrial dysfunction leads to vascular senescence and promotes the development of aging-associated vascular diseases. Our previous work has demonstrated that SIRT1, the main effector of caloric restriction, inhibits vascular cell senescence and prevents the development of aging-associated vascular diseases. Moreover, caloric restriction protects against angiotensin II (AngII)-induced energy overproduction, and this effect may related to reduced expression of p53, a critical modulator of aging. Although the moderate expression of p53 is closely related to maintenance of mitochondrial function, it is unclear whether caloric restriction inhibits vascular senescence through regulation of p53-dependent mitochondrial function. Thus we hypothesize that caloric restriction protects against vascular senescence through regulation of mitochondrial function by maintenance of p53 status. To verify this hypothesis, caloric restriction will be applied on p53 knockout mice and their wild type littermates, in which AngII-induced vascular senescence model then will be established. The effect of caloric restriction on inhibition of vascular senescence and aging-associated vascular diseases through modulation of mitochondrial morphology and function in existence or absence of p53 will be investigated to clarify the detailed molecular mechanism of the inhibitory effect of caloric restriction on vascular senescence by regulation of p53-dependent mitochondrial function. This study will provide theoretical basis for prevention and treatment of aging-related vascular diseases.

线粒体功能失常可导致血管细胞衰老，促进衰老相关血管疾病的发生发展。我们的前期工作显示能量限制主要效应分子SIRT1能够抑制血管细胞的衰老并延缓衰老相关血管疾病的发展。并且能量限制能阻止血管紧张素II（AngII）诱导的机体过度产能，其机制与抑制衰老调控分子p53有关。p53的适度表达与线粒体功能的维持密切相关，但能量限制是否通过p53抑制线粒体功能失常拮抗血管衰老尚不清楚。为此我们提出假设：能量限制能够在维持适度p53功能状态下，通过调控线粒体功能防止血管衰老的发生。本项目拟采用p53敲除鼠和野生型鼠为研究对象，通过能量限制干预AngII诱导的血管衰老模型，探讨能量限制在p53存在和缺失时通过调控线粒体形态和功能抑制血管衰老和衰老相关血管疾病发生的作用，阐明能量限制如何调控p53依赖的线粒体功能拮抗血管衰老的分子机制，为衰老相关血管疾病的防治提供依据。

p53介导的血管平滑肌细胞（VSMC）衰老是腹主动脉瘤（AAA）发生的关键病理过程。能量限制（CR）是一种防止AAA形成的非药物干预方式。然而，p53是否对于CR的保护性作用是必不可少的还没有研究。本项目对p53的存在是否是CR抑制AAA形成的作用的前提条件进行了研究，并阐明了其分子机制。在本项目中，我们让p53野生型小鼠和p53敲除小鼠接受12周的CR，然后通过建立血管紧张素II诱导的AAA模型，观察AAA的发生率。我们发现CR和p53基因敲除均能降低血管紧张素II诱导的AAA形成，然而CR却显著增加了p53敲除小鼠AAA的发生率，同时加剧了主动脉弹性蛋白降解，伴随着血管衰老、活性氧（ROS）生成和能量生成的增加。而p53敲除并不影响CR对糖脂代谢的改善以及抵抗肿瘤发生的作用。线粒体呼吸活性分析结果显示，血管平滑肌细胞线粒体氧化呼吸链复合物IV的功能失常是CR加重p53敲除细胞的线粒体呼吸功能异常及ROS增加的关键因素。通过检测线粒体相关复合物的基因表达，我们发现p53的缺失特异性的造成了线粒体复合物IV的细胞色素c氧化酶装配蛋白2（SCO2）的表达减少，并且p53的缺失所造成的影响主要是由于降低了p53对SCO2的转录激活，从而几乎完全阻断了CR的保护作用。SCO2的过度表达使得CR在p53敲除的血管平滑肌细胞内对抗血管紧张素II诱导的AAA相关分子表达和ROS生成的作用得以恢复。我们的研究结果支持了SCO2介导的线粒体复合物IV的活性在能量限制对血管紧张素II诱导的血管平滑肌细胞线粒体功能障碍、衰老和炎性细胞因子表达的抑制作用中的必要性，表明维持适当的p53表达水平和线粒体活性是一个有应用前景的腹主动脉瘤的预防和治疗措施。