术后血管再狭窄的新机制: CatK在细胞凋亡-增殖过程中的作用及其机制

Cysteine protease cathepsin K (CatK) is one of the most potent mammalian elastases. We have previously shown increased expression of cathepsin K in atherosclerotic and neointimal lesions. Whether this protease participates directly in vascular remodeling in response to injury, however, remains poorly understood. Male CatK+/+ and CatK?/? mice underwent ligation or double ligation/polyethylene cuff-placement injuries to the left common carotid artery just proximal to its bifurcation, and were then processed for morphological and biochemical studies at specific time points to evaluate CatK deficiency-related vascular protective action in response to injured. In vitro, we will investigate whether CatK involves apoptosis via Bcl-2/Bcl-xL degradation or/and caspase3/8 activation in cultured vascular smooth muscle cells (VSMC) exposed to H2O2 or hypoxia. We will further investigate the role of CatK in VSMC proliferation by gene interventions using siCatK and Ad-CystC. We will perform Gene chip and proteome arrays to explore a key player in interaction between neighboring VSMC apoptosis and proliferation. Our findings will help understanding molecular mechanisms of vascular intervention-induced restenosis and provide new therapeutic approach to control restenosis.

经皮冠状动脉介入治疗术(PCI)后支架内再狭窄(restencois，RS)是目前冠心病研究的重中之重。报道显示：RS为动脉损伤后的一种自我修复反应，主要与VSMC凋亡及其周围细胞的过度增殖有关。组织蛋白酶K（CatK）主要在溶酶体内水解各种酶和蛋白质，但是，在细胞质及细胞外具有同样的生物活性，并参与调节细胞凋亡及增殖的平衡。本研究利用CatK和CystC基因缺陷小鼠血管损伤模型及氧化应激暴露的血管VSMC细胞，探讨溶酶体CatK通过分解Bcl-2/Bcl-xL及活化caspase3/8调节VSMC凋亡的机制；再通过基因沉默（siCatK），基因转染（ad-CystC）及Proteome array等手段探索CatK参与VSMC增殖的新机制，阐明CatK引起VSMC增殖、凋亡失衡导致RS的机制，为预防、治疗RS奠定基础，为研究及开发新疗法、新药物提供新思路。

经皮冠状动脉介入治疗术(PCI)后支架内再狭窄(in-stem restencois，ISR)是目前冠心病研究的重中之重。报道显示：ISR为动脉损伤后的一种自我修复反应，主要与血管平滑肌细胞凋亡及其周围细胞的过度增殖有关。组织蛋白酶K（CatK）是具有很强胶原蛋白分解活性的哺乳类胶原酶之一。我们曾报道过CatK在人类和动物动脉粥样硬化病变中的表达增加。本研究首次利用了CatK基因缺陷小鼠血管损伤模型及氧化应激暴露的血管VSMC细胞模型，探讨了CatK在损伤性新内膜增生过程中的作用及其分子机制。首先，我们在雄性野生型（CatK + / +）和CatK缺陷型（CatK–/–）小鼠中建立了颈动脉损伤模型（右颈总动脉分叉处结扎（单一损伤模型）或结扎+聚乙烯套管置入（组合损伤模型），根据试验方案时间表依次提取左右颈动脉血管组织。手术第28天，与Cat K + / +小鼠相比，CatK–/–小鼠在单一和组合损伤的动脉中新内膜形成和病变组织内新血管形成均显著减少。 术后第4天，CatK基因缺损减少了1） 损伤血管组织内巨噬细胞堆积和内膜平滑肌细胞增殖；2）单核细胞趋化蛋白-1，caspase-8, toll样受体-2/-4和CXCL12 mRNA表达水平；3）基质金属蛋白酶-2 / -9分解酶表达及其活性。主动脉环培养试验显示：与CatK + / +小鼠相比，CatK–/– 小鼠的动脉由来SMC运动和增殖功能受损。CatK - / - 小鼠的SMC和巨噬细胞通过基底膜样屏障穿梭能力明显减退。腹腔内注射Cat抑制剂（5mg/kd/d）可产生CatK基因敲除类似的血管保护作用。综上结果表明：CatK通过TLR-2 /-4介导的炎症反应和SMC增殖功能，调控血管损伤性新内膜形成，提示CatK可作为血管内治疗（PTCA等）后再狭窄的新靶点。