VEGF介导的细胞间相互作用在硫化氢对梗死后心肌微血管新生中的作用及其机制

申请人参与的前期工作发现了硫化氢的促血管新生作用，但其机制不明。为了阐明其作用机制，申请人继续研究硫化氢在整体慢性组织缺血模型中的作用，观察到硫化氢可促进血管内皮细胞旁肌细胞内VEGF的表达。该预实验提示硫化氢可能通过细胞间相互作用产生促血管新生作用，而VEGF可能是介导这一硫化氢诱导的旁分泌作用的关键因子。通过整体水平（心肌梗死模型）的形态和功能研究，结合细胞培养和RNA干扰、启动子转录活性分析等分子生物学方法，探讨硫化氢作用下心肌细胞通过分泌VEGF促进内皮细胞血管新生的能力，以及可能的HIF-1机制。观察CSE基因敲除小鼠心肌血管新生和VEGF表达的改变。本课题的科学意义在于阐明VEGF是否是介导硫化氢诱导的心肌细胞与血管内皮细胞间相互作用的关键因子，有助于提出一种调控心肌血管新生的新机制，为硫化氢衍生药物应用于心肌缺血的治疗提供线索。

项目负责人参与的前期工作发现了硫化氢的促血管新生作用，以及在大鼠下肢缺血模型中促进血管内皮细胞旁肌细胞内VEGF的表达。本课题通过建立心肌梗死模型，结合细胞培养等方法，研究了缺氧条件下心肌细胞硫化氢生成酶的表达、外源性硫化氢预处理后心肌细胞分泌VEGF和表达HIF-1α的动态变化，以及VEGF介导的硫化氢诱导内皮细胞迁移的机制。我们发现缺氧条件下，心肌细胞CSE的mRNA和蛋白水平均降低，CBS基因和蛋白表达则呈现一过性升高，3MST基因在缺氧4小时后下降，提示内源性硫化氢生成在缺氧情况下是不足的。与硫化氢生成降低相反，缺氧可以引起心肌细胞VEGF分泌增加。外源性硫化氢预处理不能继续增加VEGF基因的转录水平。常氧情况下硫化氢预处理可提高心肌细胞HIF-1α蛋白和VEGF蛋白的表达。这部分结果与我们之前假设的外源性硫化氢可能通过上调心肌细胞表达VEGF，从而作用于相邻内皮细胞，促进血管新生，改善心肌血供不符。另一方面，我们对CSE基因敲除小鼠缺血再灌的研究证实了内源性硫化氢的心肌保护作用。通过硫化氢对VEGF受体的直接调控作用研究，以及硫化氢诱导内皮细胞迁移通过VEGF受体介导两方面的研究成果，提示心肌缺氧情况下外源性硫化氢的调节靶点为内皮细胞上的VEGF受体，从而促进血管新生改善心肌血供，而非心肌细胞本身。本课题的科学意义在于探索了外源性硫化氢对缺血心肌保护作用的机制。缺氧心肌VEGF表达增高，外源性硫化氢通过调制内皮细胞上的VEGF受体，增强了VEGF信号引起的血管新生，从而改善缺血心肌的血供。提出了一种调控心肌血管新生的新机制，为硫化氢衍生药物应用于心肌缺血的治疗提供了线索。