LRRC8A氯通道下调促进血管新生改善缺血性疾病的作用及机制

Recent studies have demonstrated that lowering of serum chloride (Cl−) is an independent predictor of mortality in hypertensive patients, but the underlying mechanisms remain unknown. Our previous work demonstrates that reduction of intracellular Cl− concentration ([Cl−]i) attenuated VEGF-induced cell migration and tube formation in endothelial cells via inhibition of VEGF/VEGFR2 signaling pathway. We further found that VEGF decreased LRRC8A expression. Inhibition of LRRC8A promoted endothelial cell migration and tube formation and prevented cardiac injury in myocardial infarction model of mice, suggesting LRRC8A-mediated Cl− efflux may play a critical role in regulating angiogenesis. The present study aims to clarify the functional role of LRRC8A in angiogenesis and ischemic tissue injury of myocardial infarction and limb ischemia experimental model with LRRC8A endothelium-specific knockout mice. Furthermore, we will investigate how LRRC8A-mediated the changes of [Cl−]i influences angiogenesis. These findings will evidence the important function of LRRC8A in angiogenesis and ischemic diseases and uncover the precise molecular mechanisms by which LRRC8A regulates VEGF/VEGFR2 pathway, indicating LRRC8A may be a novel therapeutic target for the treatment of ischemic diseases.

我们发现胞内氯离子浓度降低可抑制VEGF诱导VEGF/VEGFR2信号通路活化，进而抑制内皮细胞迁移和管腔形成。而VEGF则抑制低氯环境下细胞内氯离子往胞外转运的过程并减少LRRC8A氯通道的表达。下调LRRC8A可促进内皮细胞迁移和管腔形成，并改善心肌梗死小鼠心功能，提示其可能是调控血管新生的关键因素。本研究拟在前期工作的基础上，采用LRRC8A内皮特异性敲除和转基因小鼠，制备心肌梗死和后肢缺血模型，明确其对血管新生和缺血性组织损伤的影响，并进一步阐明LRRC8A氯通道介导的胞内氯离子浓度变化是调控血管新生的关键作用机理。本研究工作将较为系统地明确LRRC8A对血管新生和缺血性疾病的调控作用，并揭示LRRC8A调控VEGF/VEGFR2信号通路的具体分子机制，为评估LRRC8A是否可作为防治冠心病等缺血性疾病的新靶点提供实验室依据。

LRRC8A 作为近期发现的VRCC的分子基础，参与了众多的病理生理过程，但其在心血管疾病中的功能尚不明确。我们发现LRRC8A内皮特异性敲除可以明显改善心梗小鼠的心功能，而LRRC8A内皮特异性转基因小鼠在造模后心功能进一步降低，表现为左室射血分数EF值、左室短轴缩短率FS值下降、心肌梗死面积显著扩大以及小鼠生存时间显著缩短。同时，过表达LRRC8A明显抑制VEGF诱导的人脐静脉内皮细胞迁移和管腔形成；降低胞内Cl-浓度可抑制VEGF诱导的微血管形成，并可显著抑制内皮细胞的增殖和迁移能力，小管生成也明显减少。过表达LRRC8A在等渗情况下即可引起细胞体积的增大，从而激活一个经典的VRCC外向整流氯电流，同时引起胞内Cl-浓度下降；其亮氨酸富集重复区域是其重要的功能结构域，参与介导了LRRC8A过表达后激活VRCC的功能，对Cl-浓度的调控可能发挥了关键作用。平滑肌LRRC8A特异性敲除可以抑制AngII诱导的细胞外基质成分Fibronectin、Colleagen1的表达增加，以及MMPs、TIMPs的合成增加。其作用机理可能是下调LRRC8A减少高血压状态下VRCC激活引起的胞内Cl-外排，从而抑制WNK1的磷酸化，使WNK1对FOXO3A的磷酸化作用减少，FOXO3A入核增加，并抑制TIMP1/2的表达，进而抑制MMP-2、MMP-9的合成，抑制其对ECM的分解活动，从而改善ECM紊乱、重塑状态，改善血管重构。综上所述，LRRC8A作为VRCC的重要分子基础，通过调控胞内氯浓度发挥其抑制VEGF诱导的内皮细胞迁移和管腔形成，并可通过调控WNK1/FOXO3A/MMPs信号通路抑制细胞外基质紊乱，在心血管疾病发生发展中发挥重要作用。