Kruppel样因子2表观遗传修饰在小鼠孕期高脂饮食诱导的子代主动脉血管损伤中的作用

Maternal high-fat diet during pregnancy disturbs the glucose and lipid metabolism and increases the risk of atherosclerosis in adult offspring. Kruppel-Like Factor 2（KLF2）plays an important role in endothelial function, and its activity is related to epigenetic modifications. Previously, we identified that maternal high-fat diet during pregnancy induced offspring Klf2 DNA hypermethylation in promoter region and significantly decreased its expression in aortic endothelial cells. Thus, we raise the proposal that the aortic endothelial damage in adult offspring induced by maternal high-fat diet during pregnancy may be caused by Klf2 epigenetic changes. To verify the hypothesis, we will assay the atherosclerosis and the endothelial function in offspring of maternal high-fat diet (OHF). We will exam the histone methylation and acylation status in Klf2 genes and analyze activities of enzymes such DNA methyltransferase and histone deacetylase (HDAC) in OHF. Finally, the endothelial cells will be isolated from OHF aortas and cultured in vitro. After changes the epigenetic status by chemical reagents such as DNA methyltransferase inhibitor or sirtuin, we will respectively detect the expression of Klf2 and its target gene and assay endothelial function to confirm the relationship between epigenetic alteration and endothelial damage in vitro. Moreover, we will also clarify whether the effects of maternal high-fat diet during pregnancy on aortic endothelial function and Klf2 epigenetic modification in offspring is gender-specific and whether the effects can be transmitted to the second generation. This study will help us get a deeper insight into atherosclerotic risk factors in prenatal and guide us to prevent atherosclerosis.

母亲在孕期高脂饮食可使成年子代的糖、脂代谢紊乱，增加动脉粥样硬化患病风险。Kruppel样因子2（KLF2）是在血管内皮细胞功能调控中起重要作用的一种转录因子，其活性与表观遗传修饰有关。课题组前期发现母亲孕期高脂饮食能诱导成年子代（offspring of high-fat diet, OHF）血管内皮细胞Klf2基因DNA启动子区高甲基化，降低表达水平。为了验证孕期高脂饮食可通过子代Klf2基因的表观遗传改变，而损伤OHF血管功能的假说。我们将继续对OHF的Klf2组蛋白修饰及其血管功能进行分析。并将分离、培养OHF的主动脉血管内皮细胞，在体外进一步明确OHF小鼠Klf2表观遗传对血管功能的影响。同时，对母亲孕期高脂饮食在子代不同性别间、第二代鼠中的血管功能和Klf2表观遗传修饰进行分析。本研究有助于我们更深入认识产前阶段促动脉粥样硬化病变的风险因子，为动脉粥样硬化的预防提供参考。

母亲在孕期及哺乳期摄入过量脂质可对子代的体内生理、生化产生深远的影响，这种影响与子代相关基因的表观遗传修饰改变有关。Kruppel 样因子2（KLF2）是一类具有锌指结构的Kruppel 样转录因子的家族成员之一，在血管内皮细胞的功能调控中具有重要的作用。本项目主要对母亲孕期高脂饮食子代（OHF）的主动脉血管功能、Klf2 基因的表观遗传修饰进行分析。结果发现：1、与正常饮食子代相比，OHF（40周）主动脉血管炎症因子如TNFα，IL-1β和IL-6等的表达显著提高，血管弹性降低，eNOS表达和NO水平也降低，说明血管功能受损。2、生长至16周的OHF小鼠的主动脉弓处的CD31和α-SMA共定位信号明显，说明存在内皮间充质转化（EndMT）；qRT-PCR和Western blot检测结果也显示OHF的内皮CD31低于正常饮食后代，而α-SMA的表达正好相反。3、OHF（16周）小鼠的主动脉根部、升和胸主动脉内皮层中纤维连接蛋白、胶原Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ上调表达，有更多的胶原沉积。 4、VON KOSSA染色结果显示母亲孕期高脂饮食加剧成年子代小鼠血管主动脉根部、升和胸主动脉的钙化。 5、生长至40周的OHF小鼠的根和颈部主动脉的CD31、α-SMA共染色明显，提示母亲孕期高脂饮食促进成年子代主动脉斑块中的EndMT。 6、对16周龄的OHF小鼠最后8周进行高脂饮食，我们发现其主动脉根部表现出更多内皮细胞EndMT，血管钙化和炎症反应也加剧，说明母亲孕期的高脂饮食对血管的损伤可以受成年后高脂饮食进一步诱导。7、母亲孕期高脂饮食对血管的不利影响与KLF2组蛋白乙酰化、甲基化修饰改变有关。本项目的研究有助于挖掘出更多动脉粥样硬化病变的风险因素，特别是认识产前因素对血管功能降低和动脉粥样硬化病变发生的影响，为人们对动脉粥样硬化以及相关代谢性疾病的早期预防提供理论依据。