外泌体S100A8/A9在系统性硬化症血管重构中的作用及机制研究

The vascular structural and functional abnormality is the initiating factor in the occurrence of fibrosis in systemic sclerosis. Thus, blocking Toll-like receptor 4(TLR4) signal pathway which induced vascular remodeling is the molecular targets for anti-fibrotic therapy in systemic sclerosis. Our previous study demonstrated the number of exosome is significantly elevated in the serum of systemic sclerosis, but the role of exosome and its mechanism is not clear. The expression of S100A8/A9 mRNA is also increased in the peripheral blood mononuclear cell via microarray analysis. S100A8/A9 is important endogenous ligands of TLR4, which can locate in the exosome. Thus, we hypothesize that exosome S100A8/A9 regulated the vascular remodeling of systemic sclerosis via activating TLR4 signal pathway in endothelial cell. In this study, we will first confirm S100A8/A9 is located in the surface of exsome. Further, we study the role of S100A8/A9 in the vascular remodeling both in cells and animal level and the related molecular mechanism. Then we will explore the possibility of intervening exosome pathway in the treatment of systemic sclerosis. This study will provide new theoretical basis for the mechanism of vascular remodeling and anti-fibrogenic treatment via targeting exosome in systemic sclerosis.

血管结构和功能异常是系统性硬化症纤维化发生的始动因素，TLR4信号通路在血管重构中发挥重要作用。因此，阻断TLR4 信号通路将是治疗系统性硬化症血管重构的重要靶点。申请者前期研究发现系统性硬化症外周血中外泌体数目明显增加，但是其作用机制不清楚。通过mRNA表达谱芯片发现系统性硬化症外周血单个核细胞中S100A8/A9表达增加，S100A8/A9是TLR4的重要内源性配体，可分泌进入外泌体中。因此提出“外泌体通过S100A8/A9活化内皮细胞TLR4信号通路调控系统性硬化症血管重构”的假说。本课题首先确定S100A8/A9位于外泌体膜上；在细胞和整体动物水平验证S100A8/A9通过活化TLR4信号通路促进血管重构的作用并深入研究其机制；进一步探讨干预外泌体的作用途径治疗系统性硬化症的可能性。开展本研究，将为阐明系统性硬化症血管重构的发生机制、以外泌体为靶点进行抗纤维化治疗提供新的理论依据。

本研究系统地分析SSc（systemic sclerosis，SSc）外周血中性粒细胞EXOs的miRNAs组学和lncRNAs组学的表达情况和互作关系，筛选出差异表达的22个miRNAs和281个lncRNAs，其中包括了12个上调（2708个靶基因）和10个下调（2090个靶基因）miRNAs、119个上调（998个靶基因）和162个下调（1954个靶基因）lncRNAs；通过GO、KEGG和Reactome通路分析发现，这些差异基因的预测靶基因主要富集在Wnt、AMPK、IL-23、NOTCH等信号通路中，且它们之间存在着广泛的互作关系；在SSc中性粒细胞EXOs刺激后的HDMECs和人皮肤成纤维细胞中，该四条相关信号通路的基因表达水平显著变化；为了进一步挑选参与发病机制的中性粒细胞外泌体重要分子，在对PBMCs转录组分析中发现，SSc患者组中有1023个上调基因和1284个下调基因，其中有287个上调基因（28%）可能存在于EXOs中，通路富集分析显示它们主要富集于血管生成、血管功能和内皮细胞增殖等生物功能通路，包括S100蛋白家族中有9个成员，其中S100A8/A9的表达显著增加；与NC组相比，S100A8/A9在SSc患者的血浆、PBMCs、血浆EXOs、PBMC EXOs和中性粒细胞EXOs中的表达水平明显增高，SSc患者中性粒细胞EXOs中S100A8/A9的表达水平显著高于PBMC EXOs；在体外内皮细胞功能实验中，SSc患者的血浆EXOs和中性粒细胞EXOs可抑制HDMECs的增殖和迁移功能，S100A8/A9在该过程中发挥重要作用，为寻找新的SSc生物标志物和治疗靶点提供了重要依据。