轴突导向分子Sema4D及其可溶性片段参与动脉粥样硬化形成的机制研究

Atherosclerosis is an inflammatory vascualur disease that involves a variety of factors，cells,and molecules. Typically,the rupture of the atherosclerotic plaques results in thrombus formation and partial or complete occlusion of blood vessels that induces acute clinical ischemic disorders (inclusing mycardial infarction and stroke)，which is the common cause of death and disability.We first reported that Sema4D participates the development of atherosclerosis via enhancing platelet sensitivity and thrombus formation during hyperlipidemia; This effect of Sema4D was later confirmed by other lab that soluble Sema4D promote vascularization within the plaques that is believed to promote atherogenesis. However,the underlyng mechanism that Sema4D participates atherosclerosis has not been clear.In this proposal, we will focus on 1)the mechanism of intracellularly regulated Sema4D shedding and the control of soluble Sema4D generation; 2)the involvement of intact and soluble Sema4D in the atherosclerosis via promoting platelet activation, thrombus formation, and angiogenesis; and 3)the mechanism by which Sema4D regulates DC in the plaques via its receptors Plexin B1/C1. The foundings will help to understand the pathogenesis of atherosclerosis and promote the application of Sema4D as a potential antithrombotic and antiatherosclerotic agent.

动脉粥样硬化是一种多因素多细胞多分子参与的炎症性血管疾病，其斑块破裂后的血栓形成和血管阻塞导致的心梗脑梗等临床急性事件是人类致死致残的常见原因。我们在国际上首先报道了Sema4D通过提高血小板敏感性和促进血栓形成影响动脉粥样硬化斑块的发展；这一作用后来被国际上其他实验室证明是通过促进动脉粥样硬化斑块内血管新生而实现。然而，Sema4D影响动脉粥样硬化的细胞分子机制尚不清楚。本项目将利用组织特异性敲除小鼠，结合现代细胞分子生物学和蛋白质技术，重点研究1）可溶性Sema4D生成的细胞内调控机制；2）Sema4D及其可溶性片段通过调控血小板活化、血栓形成和血管新生参与动脉粥样硬化的机制；3）Sema4D通过其受体（PlexinB1/C1）调控斑块内树突状细胞参与动脉粥样硬化斑块发展进程的机制。研究成果将使我们加深对动脉粥样硬化发病机制的认识，并为Sema4D及其可溶性分子的开发应用提供理论依据。

根据项目研究计划，课题组主要进行了以下两项研究。1.可溶性Sema4D生成的细胞内调控机制的研究。①发现了血小板钙调蛋白Calmodulin调控Sema4D切割的细胞内机制；②发现了血小板蛋白激酶A（PKA）调控Sema4D切割的细胞内机制。并且两者均通过ADAM17完成对Sema4D的切割。该部分研究成果得到了国际上的公认，分别在本专业顶尖杂志（Mou P, et al. Blood 2013）和主要期刊（Chen T, et al. Platelets 2016）上发表。因此，血小板Sema4D切割的机制和可溶性Sema4D生成的细胞内调控机制的研究已圆满完成。2.Sema4D及其受体调控动脉粥样硬化斑块发展进程的机制。 我们及其他实验室的前期研究发现Sema4D通过调控血小板的反应性和斑块内的血管新生而参与动脉粥样硬化的发生。课题组计划继续深入探讨Sema4D参与动脉粥样硬化新机制，筛选了Semaphorin家族在扰动流导致的动脉粥样硬化斑块形成中的作用。结果发现Sema4D不响应扰动流。然而，我们意外的发现其他Semaphorin家族成员Sema3A/3F和Sema7A对扰动流反应，进而在本项目的资助下，在Semaphorin参与动脉粥样硬化发生的机制研究方面取得了以下突破性进展。①在主动脉弓部血管呈弯曲，血流不稳定的部位，Sema7A敲除后斑块面积减少更为明显；②内皮细胞Sema7A通过与其配体1的相互作用，激活FAK和MAPK信号通路，刺激炎性粘附分子ICAM1/VCAM1的表达上调，增加炎症诱导的单核细胞的粘附(Hu S, et al. ATVB 2018)；③急性动脉粥样硬化血栓性卒中（AAS）患者血清Sema7A水平显著升高，Sema7A有望发展成为AAS患者临床诊断的分子之一(待投)。该项目其他相关成果还在其他国际期刊发表，项目带头人均为通讯作者，受到国际同行的关注，产生了重要的影响。