AIBP介导的胆固醇流出调节Notch信号通路和血管生成

Angiogenesis is a physiological process of blood vessel formation from the existing vasculature, which has also been implicated in several major diseases. Stimulation of angiogenesis is considered to be beneficial for the treatment of myocardial infarction and cardiac hypertrophy. Unfortunately, the currently available treatment options for these cardiovascular diseases (CVD) show limited efficacy. Studies on new molecular targets may provide novel avenues for improving the pro-angiogenic therapy in CVD. Recently, apoA-1 binding protein (AIBP) has been showed to play a critical role in cholesterol metabolism and zebrafish angiogenesis. However, the molecular mechanisms and function of AIBP in disease-related models are totally unknown. By studying AIBP knockout mice, we found that loss of AIBP promotes retinal angiogenesis both in AIBP knockout mice and in a Matrigel model. AIBP knockout mice also showed low activation of Notch signaling. Thus, we hypothesize that AIBP inhibits angiogenesis in mice via activating the Notch pathway, and thus servers as potential therapeutic target for CVD. Herein, my specific aims are: (1) To further determine the role of AIBP in angiogenesis and its cellular mechanisms; (2) To determine the molecular mechanisms about how AIBP promotes Notch signaling; (3) To determine whether AIBP deficiency promotes neovascularization and functional recovery in a peripheral artery disease (PAD) model. Our study will reveal a novel mechanism by which AIBP controls angiogenesis and is the first to connect AIBP-regulated cholesterol metabolism to Notch signaling. My study will also provide a proof-of- principle to target AIBP for improving pro-angiogenic therapy.

促进血管生成是治疗心血管疾病的理想策略，但是依然没有疗效明显的治疗方案。因此，研究血管生成中新的关键蛋白，会为治疗缺血性心血管疾病提供新的靶点。最近发现，载脂蛋白A1结合蛋白（AIBP）可以调控胆固醇代谢，并进而抑制斑马鱼胚胎的血管生成。但其确切的分子机制及在高等动物血管生成中的作用还未知。我们通过研究Aibp基因敲除小鼠发现，AIBP抑制视网膜和Matrigel Plug中的血管生成。Aibp基因敲除小鼠中，Notch信号通路和其靶基因低表达。因此，本课题提出AIBP通过正向调节Notch通路来抑制血管生成。首先，将进一步研究AIBP对视网膜血管生成的作用及细胞学机制。其次，研究AIBP是如何通过促进Notch通路来抑制血管生成。最后，研究AIBP作为分泌蛋白，在病理性血管生成中的作用及治疗价值。本课题不仅能帮助理解生理性血管生成的精密调控，而且能为治疗缺血性心血管疾病提供新的靶点。

促进血管生成是治疗心血管疾病的理想策略，但是到目前为止依然没有疗效明显的治疗方案。因此，研究血管生成中新的关键蛋白，有望为治疗缺血性心血管疾病提供新的治疗靶点。最近发现，可以调控胆固醇代谢的一个新蛋白——载脂蛋白A1结合蛋白（AIBP）可以抑制斑马鱼胚胎的血管生成。但AIBP在高等动物血管生成中的作用及作用机制还未知。本项目利用Aibp基因敲除小鼠，研究了AIBP在生理性血管生成和病理性血管生成中的功能及其作用机制。我们首先建立了Aibp基因敲除小鼠，并用视网膜血管生成为模型， 研究了出生后第3、5、7、9天Aibp基因敲除小鼠视网膜血管生成情况，发现第3、5天敲除鼠视网膜血管生成增多，第7、9天没有差异，视网膜血管的稳定性和周细胞的覆盖也没有差异。小鼠Miles Assay显示血管通透性也无明显差异。所以，Aibp基因敲除造成小鼠正常且快速的视网膜血管生成，提示AIBP可以作为缺血性心血管疾病的治疗靶点。机制上，AIBP与HDL共同促进胆固醇从内皮细胞膜上流出到HDL中，使位于脂筏上的γ-secretase从脂筏上释放出来到非脂筏中，和非脂筏上的Notch1结合，剪切Notch1，生成NICD，促进Notch信号转导通路活性，从而抑制血管生成。为了进一步支持AIBP作为治疗靶点的潜力，我们研究了AIBP在病理性血管生成中的作用，Matrigel plug assay显示Aibp基因敲除小鼠血管生成明显增多，Notch信号通路活性受到抑制。下肢缺血模型发现，Aibp基因敲除小鼠的血管密度和血流灌注明显增多。因此，在病理性条件下，AIBP也抑制血管生成，进一步支持AIBP作为缺血性心血管疾病治疗靶点的潜在可能性。本课题利用基因敲除模型，揭示了介导胆固醇代谢的一个分泌蛋白AIBP，通过调控Notch信号转导通路抑制生理性和病理性血管生成，并揭示了AIBP在病理条件下调控血管生成，从而作为缺血性疾病治疗靶点的可能性。