脑血管稳态调节基因DCN分子机制研究

Cerebrovascular endothelium is an essential and special network for the brain-blood circulation system. In the comparative analysis on the gene expression patterns between brain vascular endothelial cells (BVECs) with heart vascular ECs (HVECs) in a cell co-culture system, we identified Decorin (DCN) as a new marker in cerebrovascular endothelium. Our previous data demonstrated DCN plays protective roles after brain infarction and maintains endothelial homeostasis by inhibiting monocyte adhesion and cerebrovascular endothelium permeability in response to brain ischemic injury. Based on this, we aim to further investigate the potential function. We will explore several systemic technology including endothelium-specific knockout and transgene, and lenti-viral sytem, to investigate essential mechanism of DCN in maintaining cerebrovascular endothelial homeostasis of low adhesion and low permeability by using our advanced platform such as gene chips, proteomics, and monitoring system for brain blood flood and pathological process. Our study will provide a new candidate gene for maintaining cerebrovascular homeostasis, which may be considered as a new target for endogenous therapeutic agents to improve outcome following ischemia injury.

脑血管在循环系统中表现为突出的重要性。近年来，结合较为特色的脑血管内皮离体培养技术，我们发现了一种新的脑血管区别于外周血管的高表达标志分子—Decorin（DCN）。前期结果表明，DCN对于维持脑血管的低粘附和低通透性具有重要作用，可以通过维持脑血管内皮的自稳态抑制脑血管阻塞等导致的脑损伤。本研究将在此基础上，本课题将采用内皮系统条件敲除、内皮特异条件转基因、慢病毒转染等方法，利用中科院生物物理研究所具有技术优势的基因芯片和蛋白质组学、脑血流和病理检测分子影像学等技术平台，从调节脑血管内皮、调节平滑肌增殖、拮抗炎症等方面研究DCN 在脑血管自稳调节中的功能意义，以期揭示脑血管特殊的自稳性调节信号通路和调控网络，为脑血管病防治发现新的分子标志和治疗靶点。

脑血管在循环系统中表现为突出的重要性。结合脑血管内皮离体培养，我们发现了一种新的脑血管区别于外周血管的高表达标志分子—Decorin（DCN）。前期结果表明，DCN对于维持脑血管的低粘附和低通透性具有重要作用，可以通过维持脑血管内皮的自稳态抑制脑血管阻塞等导致的脑损伤。本研究将在此基础上，本课题采用基因敲除、慢病毒转染等方法，研究DCN如何介导脑血管稳态的维持，在肿瘤脑转移等重大疾病中发挥哪些功能。通过分离培养大鼠原代脑内皮细胞，我们验证了DCN在脑血管内皮细胞中高度表达。在大鼠大脑中动脉闭塞（MCAO）模型中，脑损伤后急性缺血期DCN表达增强。采用重组DCN可以缓解大鼠的缺血性脑损伤，梗塞体积减少和神经行为评分改善。为了进一步筛选其中的分子机制，我们分析了在低氧条件下DCN对细胞外基质成分以及黏附分子的表达调控情况，发现DCN可以极大地抑制缺氧诱导的黏附分子ICAM-1和VCAM-1的基因表达，和基质金属蛋白酶（MMP-2和MMP-9）的表达。体外实验表明，在缺氧的条件下，DCN可以减弱单核细胞与脑血管内皮细胞的粘附，并且减弱缺氧诱导脑血管内皮细胞中紧密连接蛋白的下调，来减弱脑血管内皮细胞的通透性。为了研究DCN的体内功能，我们使用mopholino下调斑马鱼中的DCN表达。在鱼卵受精两天后，DCN敲减的斑马鱼中枢神经系统中脑中央动脉数量明显减少，而躯干血管数目没有显著变化。同时在LPS诱导的脑血管渗漏小鼠模型中，Decorin缺失促进了Evans Blue穿过脑血管，可见，DCN对于小鼠脑血管完整性也是至关重要的。由于肿瘤脑转移占到了肿瘤转移病人的10％，我们研究了Decorin在肿瘤转移中的作用。我们发现高转移性肿瘤细胞通过外泌体中的微小RNA下调的Decorin表达，其中miR-1-5P，miR-584，miR-643在Decorin下调中发挥重要作用。我们还发现纤连蛋白和内皮细胞Decorin促进内皮细胞摄取外泌体。我们的结果说明DCN是脑血管内皮高表达一个新特异分子，DCN在脑梗塞后起到保护作用，并通过抑制单核细胞粘附和脑血管内皮通透性来减弱脑缺血损伤而维持内皮细胞稳态。DCN能够维持斑马鱼脑血管正常发育和炎症情况下的小鼠脑血管稳态。肿瘤细胞通过外泌体微小RNA降低DCN表达以促进肿瘤细胞脑转移。