窖蛋白-1在脂多糖和乙酰胆碱诱导的冠状动脉痉挛中的作用和机制研究

Coronary artery spasm (CAS) is an important cause of myocardial ischemia with vital clinical significance. The present studies suggest that the dysfunction of endothelial cells is associated with CAS. However, the detailed mechanisms are not clear. Lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation is an important cause of endothelial dysfunction. Our pre-study has established the CAS microenvironment using LPS and acetylcholine (ACh) successfully, with increased levels of caveolin-1 (Cav-1) and decreased levels of NO. These findings indicate that Cav-1 might play an important role in the development of CAS, with the detailed mechanisms unknown. We attempt to establish models of LPS and ACh-induced CAS, utilizing in vitro experiments, gene knockout mice, and pig models, then observing the influence of Cav-1 on the development of CAS, so as to preliminarily elucidate the role and mechanism of Cav-1 in LPS and ACh induced CAS, affording experimental grounds for new perspectives in the prevention and treatment of CAS.

冠状动脉痉挛（CAS）可导致不同程度的心肌缺血，具有重要的临床意义。目前研究认为血管内皮细胞结构和功能紊乱与CAS相关，但是血管内皮细胞紊乱具体通过何种机制与CAS产生关联仍未明确。已知脂多糖（LPS）所致炎症是导致内皮损伤的重要原因，我们预实验发现在LPS和乙酰胆碱（Ach）模拟的血管痉挛微环境中窖蛋白-1（Cav-1）表达增多，与NO水平呈负相关，提示Cav-1在痉挛发生发展中可能起着重要的负性调节作用，但具体机制不清。我们拟建立LPS和ACh诱导的血管痉挛模型，利用体外实验、基因敲除小鼠、CAS猪模型等方法，探索Cav-1在CAS中的具体效应和机制，为CAS的防治新思路提供实验依据。

研究发现冠状动脉痉挛（CAS）的发病机制可能与血管内皮细胞结构和功能障碍有关。内皮损伤被视为CAS的始动环节并贯穿整个发病过程。其中内皮释放的一氧化氮（NO）在调控血管舒缩功能中起重要作用。窖蛋白（Cav-1）广泛分布于血管内皮，通过与eNOS的结合平衡eNOS-Cav-1与eNOS-Ca2+/CaM结合物质的占比，以维持基础状态下血管壁的最适张力。但炎症损伤内皮，通过Cav-1诱发CAS的机制尚待证实。本研究利用脂多糖（LPS）触发慢性炎症损伤内皮细胞，在乙酰胆碱（Ach）的作用下诱发及建立小鼠体内的冠状动脉痉挛及体外的血管痉挛微环境。通过观察心电图ST段变化的引出率，钙离子释放量，观察炎症因子的表达及NO生成变化，阐明依赖TLR4-Myd88通路的Cav-1的表达变化对CAS诱发的促进作用及机制。结果显示利用非致死量低浓度LPS触发慢性炎症，促进内皮细胞损伤的同时上调了小鼠冠脉内皮及主动脉内皮Cav-1的含量，并在Ach的作用下诱发心电图ST段的抬高或压低（86.7%引出率），建立小鼠冠脉痉挛模型。利用Cav-1-/-小鼠，与野生型小鼠对比，则显示较低（41.7%）的ST段改变引出率及减弱的炎症。在人脐静脉内皮细胞（HUVCEs）利用低浓度LPS激活炎症通路，触发慢性炎症的同时部分通过TLR4-Myd88上调了Cav-1的表达，并在Ach的作用下诱发内皮细胞Ca2+表达和NO生成的减少，建立血管痉挛内皮细胞微环境。利用siCav-1下调Cav-1的表达，与siNC相比可以部分逆转上述作用。利用siTLR4及siMyd88下调TLR4及Myd88的表达，与siNC相比可以部分扭转上述作用。通过以上研究，我们证实了利用LPS及Ach可以成功构建小鼠冠状动脉痉挛模型，及在体外构建血管痉挛内皮微环境。血管内皮细胞的Cav-1在LPS作用后表达增加，此过程部分依赖TLR4-Myd88通路，参与炎症的表达，并通过影响Ca2+释放和NO生成参与CAS的诱发。Cav-1表达的下调可以部分抑制上述作用。