CapG在低氧性肺血管重塑中的作用及其调控机制

As a key transcription regulator in hypoxic response, TGF-β1 mediated many pathophysiological changes including hypoxic lung vessel remodeling by regulating the expression of a series of downstream genes. Our previous results showed the expression of CapG was upregulated in human pulmonary artery smooth muscle cells under hypoxia, and which could stimulate the migration of cells.These suggested that CapG was involved in the pathogenesis of hypoxic lung vessel remodeling. Further results showed that TGF-β1 could stimulate the expression of CapG. Baed on our previous findings, we would investigate the detailed mechanism in regulation CapG by TGF-β1, and the role of CapG in the pathogenesis of hypoxic lung vessel remodeling. Our study would illuminate the relative regulation mechanism of CapG under hypoxia, and would provide us new clues for the treatment of hypoxic pulmonary hypertension.

作为低氧反应中的一个关键转录调控因子，转化生长因子-β1 (transforming growth factor-β1, TGF-β1) 通过转录调控一系列下游靶基因的表达，介导了许多病理生理的变化包括低氧性肺血管重塑的发生。在前期研究中，本课题组利用蛋白组学技术发现,低氧时肺动脉平滑肌细胞凝溶胶样肌动蛋白加帽蛋白（gelsolin-like actin-capping protein, CapG）的表达明显上调，且上调的CapG能促进肺动脉平滑肌细胞的迁移，这提示CapG可能参与低氧性肺血管重塑的发生；进一步研究发现，TGF-β1能够上调CapG的表达。本课题将在这些重要发现的基础上，深入探讨TGF-β1对CapG的调控机制，及CapG在低氧性肺血管重塑发生过程中的作用。这些研究工作不仅可以阐明低氧对CapG的调控机制，而且可望为低氧性肺动脉高压的发病机制研究及其治疗提供新的思路。

项目背景：低氧性肺动脉高压的重要发病机制是肺血管重塑，主要表现为肺动脉壁结构细胞如肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）的异常增殖和迁移所致的肺动脉壁增厚及远端无肌细动脉的肌化。本课题组发现低氧时PASMCs的凝溶胶样肌动蛋白加帽蛋白（CapG）的表达明显上调，抑制CapG的表达后，低氧诱导PASMCs的迁移作用明显降低。我们推测局部抑制CapG能有效的抑制肺血管重塑，具有预防HPH的潜力。.主要研究内容：1、分离鉴定大鼠原代PASMCs，检测CapG在PASMCs的分布；检测低氧下PASMCs中CapG的表达变化。2、构建干扰CapG基因的小干扰RNA,检测抑制CapG基因对PASMCs迁移、细胞活力、增殖、凋亡以及细胞周期的影响。3、构建干扰CapG基因的慢病毒载体，通过气道内滴注的方式感染大鼠，检测CapG在大鼠肺组织以及PASMCs的表达，测定各组大鼠右心室收缩压（RVSP）、右心室肥厚指数（RVHI）、肺小动脉管壁厚度占管径的百分比（WT%）、肺无肌小动脉的肌化程度。.重要结果及关键数据：1、CapG在PASMCs的细胞核和细胞质内都有分布，细胞的CapG表达量随低氧培养时间增加而逐渐升高。2、低氧能促进PASMCs迁移、提高细胞活性和促进细胞增殖，诱导了PASMCs凋亡却促进细胞周期G1/S期转换；干扰CapG表达后PASMCs的迁移能力下降、细胞活性和增殖能力下降、细胞凋亡增多且出现了细胞周期阻滞。3、通过气道内滴注的方式可以将慢病毒高效地整合到肺组织局部，在肺小动脉壁和支气管管壁表达尤为明显。HPH大鼠模型实验结果显示，低氧对照组的RVSP、RVHI明显高于常氧对照组，而低氧干扰组的RVSP、RVHI较低氧对照组下降。低氧对照组的WT%明显高于常氧对照组、肺无肌小动脉的肌化程度升高，低氧干扰组与低氧对照组相比WT%降低、肺无肌小动脉的肌化程度下降。.科学意义：低氧可诱导大鼠原代PASMCs中CapG的表达上调，抑制CapG基因的表达之后，大鼠原代PASMCs的迁移能力下降、增殖能力受损、细胞凋亡增多且出现了细胞周期阻滞。在低氧环境暴露之前，采用气道内滴注干扰慢病毒的方式局部抑制CapG基因的表达，能够缓解低氧导致的肺动脉压力增高以及右心室肥厚，减弱肺小动脉管壁的增厚以及减少无肌小动脉的肌化。上述结果表明，CapG基因是一个潜在的预防低氧性肺动脉高压的靶标。