自噬在泡沫细胞发生和发展中的作用机制

Autophagy is the only process by which cell can get rid of unnecessary substance, and it has two-way regulations on cell fates. Recently, research has shown that there are a varying number of autophagosome existing in different stage of AS plaques, but it is still unclear whether it takes part in the development of foam cells. In one of our preliminary experiment, we found that autophagy inducers can reduce lipid droplets content in early foam cells induced by incubating with oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL). Combined with the mechanisms of autophagy in other diseases, we assume that "autophagy may involve in occurrence and development of foam cells and play a two-way regulation by changing cholesterol content and cell fate of foam cells in different stages ". To confirm our hypothesis we will first use foam cells, induced by incubating macrophages derived from human monocyte cell line THP -1 and autophagy gene 5 knockout ( Atg5-/-) mouse with ox-LDL, to investigate the change patterns of autophagy and cell viability in foam cells of different stages and their relations. Then we will use autophagy inducers and inhibitors to explain the effects of autophagy on foam cell cholesterol content and cell fate in THP -1 macrophages and apoE knockout（apoE-/-）mice respectively, Exploring the feasibility of preventing foam cell progress by regulating autophagy, providing new ideas for prevention and treatment of AS.

自噬是巨噬细胞清除非必需物质的唯一生理过程，具有双向调节作用。最新资料表明，在动脉粥样硬化（AS）不同阶段斑块泡沫细胞中可见数量不等的自噬体，但其具体作用尚不明确。我们预实验发现，自噬诱导剂可减少氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导形成的早期泡沫细胞内胆固醇含量。结合自噬在其他疾病中的作用机制，我们推测"自噬参与泡沫细胞发生和发展过程，并通过改变不同阶段泡沫细胞胆固醇含量和细胞命运发挥双向调节作用"。为证实上述假说，本研究拟首先利用ox-LDL诱导人单核细胞株THP-1和自噬相关基因5敲除（Atg5-/-）小鼠巨噬细胞形成的泡沫细胞来研究泡沫细胞发生、发展不同阶段自噬强度和细胞活力变化规律及其相互关系；然后在THP-1和apoE-/-小鼠两种体系中利用自噬诱导剂和抑制剂阐明自噬对不同阶段泡沫细胞胆固醇含量和细胞命运的影响，并探讨通过调控自噬防止泡沫细胞进展的可行性，为防治AS提供新思路。

自噬是巨噬细胞清除细胞内非必需物质的唯一生理过程，它在动脉粥样硬化（AS）斑块发生、发展过程中的作用尚不明确。为探索自噬在泡沫细胞发生、发展不同阶段的变化规律及其作用，同时深入探索自噬调控泡沫细胞发生发展作用的分子机制。本研究采用了ox-LDL诱导的人单核细胞株THP-1来源的巨噬细胞和apoE-/-小鼠两种体系进行研究。利用WB和Ad-LC3-GFP-mRFP方法分别检测泡沫细胞及动脉粥样硬化斑块自然形成进程中，自噬体特异性蛋白LC3II、P62的表达水平以及自噬流强度的变化。结果表明，动脉粥样硬化疾病发生的早期，自噬水平是逐渐升高的，但在疾病晚期，泡沫细胞的自噬受到抑制，同时巨噬细胞来源的泡沫细胞活力也显著下降。利用自噬激动剂进行早期干预可以明显延缓泡沫细胞或动脉粥样硬化疾病的进程；而当自噬受到抑制或沉默后，泡沫细胞内脂质蓄积量较对照组明显升高，细胞活力明显下降，说明自噬确实参与了泡沫细胞及动脉粥样硬化疾病过程，发挥抑制早期疾病进展的作用。同时，我们发现自噬不仅是通过溶酶体降解细胞内聚集的脂类物质，而且可以通过选择性清除受损的线粒体（即通过线粒体自噬机制），减少细胞内ROS的产生，提高细胞活力，从而发挥维持细胞生命稳态的作用。此外，本研究小组还利用E3泛素连接酶Parkin的特异性siRNA处理泡沫细胞，根据免疫荧光共定位、电镜和Western bloting实验结果，我们观察到线粒体自噬受到抑制，细胞内脂滴数量明显增加；同时细胞内ROS的产生明显增多，细胞膜电位下降，活力下降。进一步支持了我们到结论：Parkin介导的线粒体自噬是调控泡沫细胞发生发展的重要分子机制之一。. . 线粒体自噬是当前发展势头最猛的研究方向之一，但迄今尚无关于线粒体自噬在泡沫细胞乃至动脉粥样硬化疾病中作用的报道，本研究尚属首例。我们的发现将为研发防治动脉粥样硬化新方法提供思路。