异源性核糖核蛋白E1调控动脉粥样硬化斑块内血管生成的作用及机制研究

Neovascularization in atherosclerotic lesions promote plaque expansion, intraplaque hemorrhage and rupture, which play critical roles in the pathogenesis of heart attacks and strokes. By using a small chemical molecule 3BDO, which could stabilize atherosclerotic lesions in ApoE-/- mice, we found the total protein level and serine phosphorylation level of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein E1 (hnRNP E1) in vascular endothelial cells increased during the neovascularization in atherosclerotic lesions. However, the role and the mechanisms of hnRNP E1 regulating angiogenesis in atherosclerotic lesions have not yet been clarified. HnRNP E1 is a transcriptional activator and translational regulatory factor. In the pre-experiments, oxidized low-density lipoprotein（oxLDL）, an atherosclerosis induced factor, promoted in vitro angiogenesis in HUVECs to mimic angiogenesis in atherosclerotic lesions. We found in the oxLDL-activated HUVECs，the transcriptional repressor Hmbox1 protein level decreased, and proangiogenic factors profilin1 and cofilin1 mRNA and protein levels increased. Moreover，knock down hnRNP E1 or overexpress Hmbox1 in HUVECs could inhibit oxLDL-induced angiogenesis and profilin1 and cofilin1 levels. We hypothesized that hnRNP E1 might promote the profilin1 and cofilin1 expression through Hmbox1 or directly targeting these two genes, and thus promote the neovascularization in atherosclerotic lesions. In this research, we will verify our hypothesis by using 3BDO and molecular biology and cell biology experimental technologies. By these researches, we will provide evidence for explaining new signal pathways of angiogenesis in atherosclerotic lesions mediated by hnRNP E1, and discover new target for therapy of atherosclerosis.

斑块内血管生成促进动脉粥样硬化斑块不稳定。利用稳定斑块的化学小分子3BDO，我们新发现斑块内血管生成过程中，内皮细胞异源性核糖核蛋白E1（hnRNPE1）总蛋白及丝氨酸水平上调，但其作用及作用机制尚未搞清。HnRNPE1既是一个转录促进因子也是一个翻译调节因子，利用oxLDL体外模拟斑块内血管生成，我们发现此过程中转录抑制因子Hmbox1的蛋白水平显著下调，而促血管生成因子profilin1和cofilin1的mRNA和蛋白水平显著上调。敲低hnRNPE1或过表达Hmbox1均能抑制oxLDL诱导的血管生成以及profilin1和cofilin1水平的上调。我们推测hnRNPE1可能通过Hmbox1促进profilin1和cofilin1的表达，也可能直接靶向profilin1和cofilin1调控两者的表达，进而促进斑块内血管生成。本项目我们拟证明该假设，为动脉粥样硬化的治疗提供新线索。

动脉粥样硬化及其并发症是当今导致死亡的第一大杀手，斑块内血管生成促进动脉粥样硬化斑块不稳定及破裂。搞清斑块内血管生成的分子机制已经成为动脉粥样硬化临床治疗的重要策略。我们前期研究发现，在斑块内血管生成过程中，内皮细胞异源性核糖核蛋白E1（hnRNPE1）总蛋白及丝氨酸水平上调，但其作用及作用机制尚未搞清。本项目我们利用hnRNPE1野生型和第43位丝氨酸突变体结合化学小分子和分子生物学技术，从细胞水平以及动物水平明确了hnRNPE1 调控斑块内血管生成的作用及机制。我们发现过表达hnRNPE1-S43A显著抑制oxLDL诱导的血管生成，在ApoE-/-小鼠体内，尾静脉注射LV-hnRNPE1-S43A抑制了斑块内新生血管的数量，同时稳定了动脉粥样硬化斑块，表明抑制hnRNPE1第43位丝氨酸的磷酸化是稳定动脉粥样硬化的有效策略；机制研究表明，hnRNPE1通过促进趋化因子CX3CL1的表达调控AKT以及ERK磷酸化进而促进斑块内血管生成，hnRNPE1-S43A抑制CX3CL1/AKT/ERK信号轴；另外，hnRNP E1通过与HMBOX15’UTR结合促进HMBOX1表达，上调的HMBOX1通过抑制mTOR促进内皮细胞自噬，同时通过抑制caspase 3的切割，抑制内皮细胞凋亡。我们筛选到直接靶向hnRNPE1抑制hnRNPE1磷酸化的化学小分子Scandine，并且证实Scandine通过hnRNPE1/CX3CL1途径抑制斑块内血管生成及动脉粥样硬化的发展；同时，筛选到多个具有抑制动脉粥样硬化作用的新型化学小分子，为后续研究提供了新的线索。在该项目的资助下，发表SCI论文5篇，授权国家发明专利2项。我们的研究成果一方面为深入理解动脉粥样硬化的发病机制提供了新的理论基础，另一方面为动脉粥样硬化的治疗提供了新的靶点和先导化合物。