Akt/Rab8调控外泌体分泌介导静脉畸形细胞外基质降解的机制研究

Venous malformations (VMs) are congenital vascular anomalies. Previous studies have revealed that the vessels in VM are in an unstable state, which is closely associated with the excessive degradation of extracellular matrix (ECM). Our preliminary results showed that endothelial cells derived from VM patients (VMECs) secreted an increased level of exosomes carrying abundant matrix metalloproteinases (MMPs) on their surface. These exosomes showed a great ability in ECM degradation. Our results also suggested that the activated Akt in VMECs likely promotes exosome secretion through its regulation of the Rabin8/Rab8 pathway. The aim of this project is to further explore: (1) the role of exosome secretion in the degradation of ECM in VMs; (2) the regulation and molecular mechanism of Rabin8/Rab8 on exosome secretion in VMECs; (3) the role and mechanism about Akt regulates Rab8 activity by phosphorylating Rabin8. This project will not only further elucidate the pathogenesis of VM, and would also shed new light on the studies of the regulatory mechanism of vascular homeostasis.

静脉畸形是一种常见于小儿的先天性血管发育异常性疾病。静脉畸形中的血管处于非稳定状态，且细胞外基质降解异常是该过程中的关键事件。本项目前期研究证实静脉畸形内皮细胞可分泌大量富含基质金属蛋白酶的外泌体，且后者具有明显的细胞外基质降解能力。此外，我们的研究结果还表明静脉畸形内皮细胞中异常活化的Akt信号通路可能通过调控Rabin8/Rab8途径促进外泌体分泌。本项目旨在进一步探究：（1）外泌体分泌异常在静脉畸形细胞外基质降解中的作用和机制；（2）Rabin8/Rab8对静脉畸形内皮细胞外泌体分泌的调控作用和分子机制；（3）Akt通过磷酸化Rabin8调控Rab8活性的作用和机制。本项目不仅有助于进一步阐明静脉畸形的发病机制，还可能为研究血管稳态的调控机制提供新的思路。

静脉畸形是一种常见于小儿的先天性血管发育异常性疾病，以非稳态血管为主要特征。目前，静脉畸形发展过程中初始内皮细胞病变渐变至血管多组分紊乱的具体机制尚不清楚。本研究聚焦外泌体介导的细胞间通讯在静脉畸形发生发展过程中的作用，以细胞外基质降解、血管相关细胞紊乱等非稳态血管典型特征为重点研究模型，从表型-病因-机制-应用的角度开展较系统的研究。首先利用免疫组织化学染色、多色免疫荧光及实时荧光定量聚合酶链式反应等技术研究了静脉畸形组织中血管相关细胞异常分布、细胞外基质降解失衡的具体病理表现。同时利用从细胞培养上清、病变抽取液及病变组织中分离所得的外泌体样本，揭示了静脉畸形内皮细胞外泌体分泌量增加、粒径增大、基质金属蛋白酶MMP14含量增加、蛋白质货物改变、致病miRNA富集等特征，以及上述特征与病变进展的相关性。然后，基于静脉畸形内皮细胞中紊乱的信号通路，部分阐明了异常活化的AKT信号对内皮外泌体分泌的影响：AKT/RABIN8/RAB8信号轴紊乱影响外泌体分泌量的机制，AKT/VPS4B信号轴紊乱影响外泌体粒径的机制，以及AKT/RAB27A信号轴紊乱促进内皮外泌体MMP14分泌参与细胞外基质降解的机制。此外，根据静脉畸形内皮外泌体的异常特征，利用功能模型揭示了静脉畸形内皮外泌体促进细胞外基质降解的作用，利用共培养模型揭示了静脉畸形内皮外泌体通过传递致病miRNA调控血管壁干细胞黏附的作用；还通过搭建单颗粒示踪平台，实时动态地解析外泌体向受体细胞传递致病miRNA的精细过程，为研究外泌体介导的细胞间通讯在静脉畸形中的作用提供了通用平台和直接证据。最后，基于外泌体介导的细胞间通讯参与静脉畸形发生发展的发现，我们在体外和体内水平探究了利用干细胞来源外泌体纠正紊乱的细胞间通讯，以治疗静脉畸形的可行性和有效性，为基于外泌体的静脉畸形诊疗提供了新思路。