Sirt6去脂肪酰化修饰对动脉粥样硬化中胆固醇结晶诱导内皮炎症的作用及调控机制

Recent studies showed that cholesterol crystal induced chronic inflammation is a risk factor of atherosclerosis (AS). The histone deacetylase Sirtuin6 (Sirt6)-mediated defatty acylation is an important new way of regulating inflammatory response. We found that Sirt6 modulated inflammatory response by deacetylating target proteins in AS. However, the relationships between cholesterol crystal and Sirt6-mediated defatty acylation in the inflammatory response of endothelial cells during atherogenesis remain elusive. Therefore, we hypothesize that Sirt6 regulates the cholesterol crystal induced inflammatory response in endothelial cells through the defatty-acylase activity. In the present study, we investigate the effects of particular site of cholesterol crystal on endothelial function and inflammation by the Stereolithography 3D Printing of arterial bifurcation model. Furthermore, we screen the differential fatty acylation proteins and related modification sites regulated by Sirt6 through modification-specific proteomics. Then we determine the regulatory effects of Sirt6 on differential fatty acylation proteins and NLRP3 inflammasome. Further study will be performed to determine whether the regulatory effect of Sirt6 on inflammatory response is mediated by defatty acylation or deacetylation and the relationships between these deacylation in AS. The study provides the experimental and theoretical foundation for the prevention of AS and new drug development.

最新发现：胆固醇结晶是诱发血管慢性炎症导致动脉粥样硬化（AS）发生的危险因素，而组蛋白去乙酰化酶Sirt6介导的去脂肪酰化修饰是调控炎症重要的新机制。课题组发现：Sirt6通过去乙酰化调控AS过程中内皮炎症，但胆固醇结晶和Sirt6去脂肪酰化修饰与内皮关系不清楚。因此我们假设：Sirt6调控AS过程中胆固醇结晶诱发内皮炎症，机制与其去脂肪酰化有关。本研究运用光固化3D打印分叉血管模型，研究不同部位胆固醇结晶对内皮功能和炎症的影响；通过蛋白质修饰组学筛选Sirt6调控“差异脂肪酰化蛋白”及修饰位点，结合组学信息和AS模型，研究Sirt6对“差异脂肪酰化蛋白”和NLRP3炎性小体等作用，明确Sirt6对胆固醇结晶诱发内皮炎症的调控作用；进一步研究Sirt6是通过去脂肪酰化或去乙酰化修饰调控下游炎症因子，以及两种修饰之间关系，阐明Sirt6对内皮炎症的调控机制，为AS防治和新药研究提供实验依据。

最新发现：除低密度脂蛋白外，胆固醇结晶也能滞留在血管内膜下引发慢性炎症导致动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）的发生，而组蛋白去乙酰化酶SIRT6是调控炎症的关键，但胆固醇结晶和血管内皮与SIRT6调控炎症的作用及机制尚不清楚。本项目应用3D打印技术构建的模拟人动脉血管三维模型、SIRT6endo-/-小鼠以及内皮细胞，在整体和细胞水平，分别研究胆固醇结晶对AS过程中血管内皮功能及炎症的影响，SIRT6通过去乙酰化酶修饰的调控机制以及药物的干预。获得了预期的结果，主要结果为：构建了三维血管模型并进行了血管内皮功能评价，授权获得两项发明专利，并通过三维血管转录组学的筛选分析和验证，明确内皮细胞极性及屏障功能的变化相关蛋白；再应用血管内皮细胞高和胆固醇血症小鼠研究发现，胆固醇结晶、TNF-α等刺激下影响内皮的舒缩、黏附以及屏障功能受损，促进内皮炎症反应并升高ROS水平，导致内皮功能障碍，但SIRT6与SIRT1可抑制这些刺激因子诱导的内皮功能障碍；进一步研究其机制发现，SIRT6可以通过促进Nrf2、上调ATF2磷酸化水平以及SIRT6去乙酰化作用调控GATA3表达，抑制胆固醇结晶、TNF-α等刺激导致的内皮功能障碍。此外，通过高胆固醇血症的SIRT6endo-/-小鼠模型发现，降糖同时作用于血管的西格列汀，通过可促进SIRT6表达抑制血管炎症反应，发挥保护血管内皮的作用。.该研究阐明了早期AS过程中胆固醇结晶导致的内皮功能障碍以及SIRT6对内皮的保护作用及相关机制，为AS的病因学提供基础依据。同时三维血管模型为研究内皮功能提供了新方法，为进一步发现SIRT6靶点的心血管药物提供了技术支持。目前，这些研究成果已发表了12篇SCI论文、3篇特约中文综述，并申请4项发明专利，其中2项已授权。此外，参加了9次学术会议，发表了11篇会议论文摘要。