靶向整合素αM介导的单核-内皮细胞粘附在腹主动脉瘤中的作用和机制研究

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a devastating disease characterized by focal expansion of abdominal aorta and dormant onset. It is difficult to detect AAA at the early stage, once ruptured, the mortality of AAA is up to 90%. Currently, lack of effective pharmacotherapy makes the researches on the pathogenesis and early intervention of AAA warranted. Through bioinformatic analysis, we found leukocyte-endothelial adhesion and leukocyte trans-endothelial migration did a potential role in the development and enlargement of AAA. Furthermore, our previous study showed that dietary intake of low molecular weight fucoidan limited AAA enlargement through inhibiting P selectin-dependent leukocytes roll on the endothelium to initiate leukocyte recruitment, adhesion and infiltration. However, P selectin mediated leukocytes roll and adhesion are weaker than integrin-dependent intercellular adhesion. Thus, we will carry out the following researches: first, identify the effects and mechanism of circulatory monocytes in the development and enlargement of AAA using monocyte/macrophage depletion mice. Second, confirm the effects of integrin αM (CD11b) on the cellular function and pathogenesis of AAA in vivo and vitro. Third, determine the binding site between CD11b and ICAM-1 through directed mutagenesis of I domain in CD11b, which would make the screening and structure-activity analysis of drugs possible. This project will deepen the understanding of the AAA pathogenesis and further provide the intervention targets of AAA.

腹主动脉瘤（AAA）是血管局部永久性的扩张，发病隐匿，早期诊断困难，一旦破裂，死亡率高达90%。目前，AAA尚缺乏有效的药物治疗，对其病因机制的研究和早期干预仍十分重要。申请团队前期通过生物信息学分析，发现单核细胞与内皮粘附以及跨内皮迁移在AAA的发生发展中具有重要作用，利用低分子岩藻多糖有效地限制了巨噬细胞浸润，减缓动脉瘤的扩张。但是，选择素介导的滚动粘附弱于整合素依赖的细胞间粘附。因此，申请团队拟利用单核细胞特异性敲除小鼠，首先明确循环单核细胞在AAA中的作用与具体机制。再者，通过敲除整合素αM（CD11b）在体内体外验证其对细胞功能的影响以及在AAA病理发生中的作用。进一步地，通过对CD11b的Idomain区域的直接点突变，明确CD11b与ICAM-1接合的位点，从而为后续的小分子药物的筛选和构效关系研究提供基础。本项目的实施将深化AAA的发病机理研究，为AAA的防治提供新的靶点。

腹主动脉瘤（AAA）是腹主动脉管壁不可逆的瘤样扩张，其具体机制不明。目前，AAA尚缺乏有效的药物治疗，对其病因机制的研究和早期干预仍十分重要。基于前期研究基础，本课题聚焦于整合素αM（CD11b）介导的单核-内皮细胞粘附在AAA发生发展中的作用。首先，在人和小鼠AAA组织中明确CD11b的表达高于对照组。再者，采用CD11b全敲小鼠和野生型小鼠构建实验性AAA模型，结果显示两组小鼠AAA发生率无明显差异，但CD11b敲除组腹主动脉最大径，巨噬细胞浸润，MMP-9的表达明显减少，并且管壁结构的损伤更小。此外，CD11b敲除组小鼠外周血和腹主动脉组织中IL-6的表达相比野生型造模组明显降低，提示AAA中CD11b与炎症反应存在生物学相关性。在体外，CD11b敲除的巨噬细胞与内皮细胞的粘附明显少于野生型。在野生型巨噬细胞中加入CD11b单抗和CD11b的特异性激动剂LA-1可以分别减少和增加巨噬细胞的粘附数量，提示CD11b介导单核-内皮细胞间的粘附功能。随后，通过RNA测序发现，相比野生型巨噬细胞，白细胞跨内皮迁移通路相关的基因在CD11b敲除组中表达明显降低。进一步地，免疫共沉淀-质谱分析提示CD11b敲除组巨噬细胞受损的迁移功能可能基于Akt信号通路，Akt特异性激动剂SC79可以部分回复受损的迁移能力。因此，本课题明确了CD11b可能通过介导循环单核-内皮细胞粘附以及跨内皮迁移促进AAA的发生发展。在药物治疗方面，本课题发现CD11b的特异性激动剂LA-1在增强单核-内皮细胞间粘附的同时抑制了巨噬细胞的跨内皮迁移，可以有效抑制实验性小鼠AAA的进展。此外，在研究过程中，本课题还发现新型口服抗凝药利伐沙班以及青蒿琥酯可以通过抗炎作用，限制AAA的发生发展。综上，本课题成功提出AAA新的潜在发病机理，为AAA的防治提供新的靶点。