YKL-40因子在颅内海绵状血管瘤血管形成中的作用机制研究

Intracranial cavernous malformation(CCM) is commmon in intracranial vascular malformation. Patients with CCM was threatened by its high haemorrhage risk and poor prognosis. It will help find a new theraputic method excepted from neurosurgery and radiosurgery to improve the prognosis by identify the pathologic angiogenesis mechanism. Our primary study showed CHI3L1 gene was overexpressed in CCM vascular endothelial cells. Recent studies also indicated that YKL-40 protein (transcripted by CHI3L1) participated in the process of angiogenesis. Thus, based on the examination of YKL-40 expression in CCM tissue through various methods, our group plan to further investigate and illustrate the regulation pattern of YKL-40 in the angiogenesis process of CCM though the in vitro cell migration study, 3D matrigel tube formation assay and in vivo mice CCM model establishment. The result of our study may theoretically support to explore a new diagnositic and htheraputic way in CCM.

颅内海绵状血管瘤（CCM）是常见的颅内血管畸形，由于其出血率高、预后差，对患者生活及经济产生极大的负担。阐明CCM的血管形成机制将有助于减低疾病的风险，谋求除手术及放疗之外新的干预措施即血管抑制治疗。我们在前期研究中发现CCM患者的血管内皮细胞中存在CHI3L1基因的过度表达现象，而最新研究提示CHI3L1的转录蛋白YKL-40具有促进血管生成的作用。因此，本课题拟通过多种手段检测CCM组织中YKL-40的表达水平及差异；构建CHI3L1差异性表达的慢病毒载体及外源性YKL-40添加，在细胞水平观察血管内皮细胞功能的改变；进一步通过体内实验观察及验证局部CHI3L1不同表达环境对血管形成的影响。通过深入探讨CHI3L1基因和YKL-40在CCM组织中的表达及其对CCM血管形成的调控作用，阐明CCM血管发生发展的细胞与分子生物学机制,为寻求诊断及治疗CCM的新方法提供可靠的理论依据。

颅内海绵状血管瘤（CCM）是常见的颅内血管畸形，好发于30～50岁青壮年，多数病灶表现为反复出血，位置深者手术治疗难度高，严重者对患者生活及经济产生极大负担。明确CCM发病机制，争取早期诊断并谋求除手术治疗之外新的微创甚至无创治疗方法将大大降低其发病风险、改善疾病预后。我们在前期研究中发现CCM患者的血管内皮细胞中存在CHI3L1 基因的过表达现象，而其他文献中发现CHI3L1的转录蛋白YKL-40具有促进血管生成的作用。因此，本项目通过一系列体内外实验对YKL-40的促血管生成作用在颅内CCM发病过程中起到的作用进行详细阐述，证实其在CCM发生过程中起重要作用。项目首先通过免疫组化及Western blot法从蛋白水平验证了我们前期研究的结果，证实在CCM患者病灶组织中存在明确的YKL-40蛋白高表达；免疫荧光染色进一步首次证实YKL-40蛋白均表达于病灶血管内皮细胞内。然后本项目利用慢病毒载体转染人脑微血管内皮细胞（HBMECs），形成YKL-40高、中、低表达三组HBMECs。通过CCK-8检测法、Transwell跨膜实验及Matrigel血管形成实验在体外观察YKL-40对内皮细胞增殖、迁徙以及血管形成能力的影响。YKL-40过表达的HBMECs在细胞增殖、迁徙及血管样结构形成能力方面均较正常对照组有明显提高，而YKL-40低表达的HBMECs在这些方面均较正常对照组有明显降低，说明YKL-40的表达水平对于维持血管内皮细胞的正常结构及功能具有重要的作用。通过上述体外实验结果确认了YKL-40对于血管形成的调控作用之后，我们进一步通过体内实验观察及验证YKL-40高表达的HBMECs是否具有形成畸形血管团的能力。我们将20uL体外实验建立的三组YKL-40不同表达水平的HBMECs通过微量注射仪注入Balb/c小鼠基底节，观察到术后3周注入YKL-40过表达HBMECs的小鼠局部脑组织中出现了海绵状血管瘤样的异常扩张的血管结构，而YKL-40低表达组与低表达组与对照组相比无明显改变。本项目通过深入探讨CHI3L1基因和YKL-40蛋白在CCM组织中的表达及其对CCM血管形成的体内外调控作用，进一步补充了CCM 血管发生发展的细胞与分子生物学机制，为发展“精准医疗”提供了分子学基础，进而为寻求切实可行的诊断及治疗CCM的新方法提供可靠的理论依据。