周菁團隊發(fā)表血流剪切力調控的血管內(nèi)皮細胞向平滑肌細胞信號傳遞的機制研究成果
內(nèi)皮細胞SNARE蛋白VAMP3和SNAP23介導剪切力調控的microRNA分泌
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2017年7月17日，北京大學基礎醫(yī)學院周菁研究員團隊與美國加州大學圣迭戈分校錢煦教授團隊合作在《美國科學院院報》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）在線發(fā)表題為《VAMP3 and SNAP23 mediate the disturbed flow-induced endothelial microRNA secretion and smooth muscle hyperplasia》的研究論文，首次報道了內(nèi)皮細胞SNAREs蛋白在促動脈粥樣硬化的血流剪切力所致血管平滑肌細胞增殖、遷移和新生內(nèi)膜形成中的重要作用。周菁研究員團隊的2014級博士研究生朱娟娟和2011級八年制博士研究生劉躍峰為該研究論文的共同第一作者。
臨床醫(yī)學證據(jù)顯示早期動脈粥樣硬化斑塊少發(fā)于動脈的主干直部，而好發(fā)于血管的彎曲或分歧處，如主動脈弓、頸動脈和腎主動脈的分歧處。因為這些彎曲、分岔、和開口部位的血液流動特別復雜，其所產(chǎn)生的擾流（disturbed flow）引起的振蕩型低剪力（oscillatory and low shear）是改變血管穩(wěn)態(tài)、誘導血管重構、從而促進動脈粥樣硬化發(fā)生的重要因子。擾流持續(xù)作用于內(nèi)皮細胞，引起內(nèi)皮下平滑肌細胞由高度分化的收縮表型向遷移、增殖的合成表型轉化，表現(xiàn)出新生內(nèi)膜形成、血管管徑變窄，促進早期動脈粥樣硬化發(fā)生。血流剪切力并不直接作用于平滑肌細胞，它是如何通過內(nèi)皮細胞調控平滑肌細胞功能的機制有待闡明。周菁研究員的前期研究發(fā)現(xiàn)：擾流剪切力促進內(nèi)皮細胞分泌微小RNA（miRNA）與Ago2蛋白的復合物（miR-126-3p/Ago2），這些復合物可被平滑肌細胞攝取并導致平滑肌細胞功能異常；而對血管具有保護作用的層流剪切力則能抑制內(nèi)皮細胞miR-126-3p/Ago2的分泌（Zhou J et al. Circulation Research, 2013）。然而剪切力調控內(nèi)皮細胞微小RNA分泌的機制尚不清楚。
利用體外流體剪切力加載模型、共培養(yǎng)合并流體加載模型、小鼠血流擾流模型等研究系統(tǒng)，結合胞外miRNA組學方法，周菁研究員團隊進一步發(fā)現(xiàn)：保護血管的層流和損傷血管的擾流可差異性地調控15個miRNA的分泌（P < 0.05），其中上、下調倍數(shù)大于2的miRNA有11個；不同流場剪切力對內(nèi)皮細胞miRNA分泌的調控是通過對可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感的融合蛋白附著蛋白受體SNARE復合物中VAMP3和SNAP23這兩個蛋白的表達和轉位調控來實現(xiàn)的；在內(nèi)皮細胞中敲低VAMP3和SNAP23可抑制擾流對與內(nèi)皮細胞共培養(yǎng)的平滑肌細胞的增殖、遷移和表型轉換的誘導；mTOR抑制劑Rapamycin能抑制VAMP3與SNAP23在靜態(tài)和剪切力作用下的生物合成；內(nèi)皮細胞分泌的miR-126-3p可促進平滑肌細胞增殖和去分化表型、促進小鼠頸總動脈新生內(nèi)膜增厚，而抑制VAMP3和SNAP23則能將這些改變逆轉或減弱。研究結果確認了胞外miRNA在血流動力學調控的血管病理生理過程中的作用，增進了對血流剪切力調控的血管內(nèi)皮細胞向平滑肌細胞信號傳遞的機制以及動脈硬化發(fā)生機制的了解，并提出VAMP3與SNAP23有成為相關血管疾病早期診斷和干預的關鍵靶點的可能。
該研究項目得到國家自然科學基金“血管穩(wěn)態(tài)與重構”重大研究計劃培育項目、基金委優(yōu)秀青年科學基金項目、以及北京市自然科學基因面上項目的資助。
論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2017/07/13/1700561114.full
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