缺氧诱导因子-1α上调及血管新生在静脉高压诱发硬脑膜动静脉瘘形成中的作用和机制

Complex dural arteriovenous fistula (DAVF) is difficult to cure. Venous hypertension is regarded as a major cause of it's formation, while the mechanism is unknown. High level expression of the hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and the downstream angiogenesis-related factors in rats with intracranial venous hypertension has been observed in our previous study, suggesting that HIF-1α and subsequent angiogenesis take the important part in the formation of DAVF. We assume that elevated shear stress on the wall of venous sinus and accessory veins account for the upregulation of HIF-1α, which constitutes the key link of the formation of DAVF along with the subsequent angiogenesis. The study will be carried out in vivo and in vitro to clarify the role and mechanism of the upregulation of HIF-1α and angiogenesis in the formation of DAVF induced by venous hypertension. Firstly, we will disclose the effect of shear stress on the expression level of HIF-1α by detecting it in the brain tissue and dura matters of rats with venous hypertension and in the human umbilical vein endothelial cells cultured under various shear stress. Secondly, the experssion of HIF-1α in the venous sinus of model rats will be regulated by gene transfection and RNA interference technology to confirm the important role of HIF-1α by observing the alteration in the amount and diameter of small vessles on the dura and the inducing rate of DAVF. Thirdly, the signal pathway of HIF-VEGF-VEGFR will be verified by using monoclonal antibodies against VEGF and VEGFR respectively in venous sinuses of model rats. The research project will provide new ideas for the treatment of DAVF and targets for drug therapy.

复杂硬脑膜动静脉瘘（DAVF）难以治愈，静脉高压是其主要诱因。我们前期观察到静脉高压大鼠颅内缺氧诱导因子（HIF）-1α及血管新生因子高表达，提示HIF-1α参与DAVF的形成过程。我们推测，硬膜静脉窦及附属结构内剪应力的变化是静脉高压上调HIF-1α的主要机制，HIF-1α上调及其调控的血管新生是DAVF形成中的关键环节。本研究拟首先检测静脉高压下脑和硬膜组织以及不同剪应力下人脐静脉内皮细胞表达HIF-1α的情况，研究剪应力变化对HIF-1α水平的影响；其次利用重组腺病毒干预模型大鼠静脉窦内HIF-1α的水平，观察其对于硬膜血管新生及DAVF形成情况的影响，验证HIF-1α的关键作用；最后利用单克隆抗体，分别封阻内皮细胞生长因子及其受体，验证静脉高压情况下HIF的主要作用通路。旨在阐明HIF-1α上调及血管新生在DAVF形成中的作用和机制，为DAVF的治疗提供新思路，为药物治疗明确靶点。

复杂硬脑膜动静脉瘘（DAVF）难以治愈，静脉高压是其主要诱因。我们前期观察到静脉高压大鼠颅内缺氧诱导因子（HIF）-1α高表达，提示HIF-1α参与DAVF的形成过程。硬膜静脉窦及附属结构内剪应力的变化可能是静脉高压上调HIF-1α的主要机制，HIF-1α上调及其调控的血管新生是DAVF形成中的关键环节。通过本研究可望阐明HIF-1α上调及血管新生在DAVF形成中的作用和机制，为DAVF的治疗提供新思路，为药物治疗明确靶点。我们通过本课题研究建立了稳定的静脉高压大鼠模型，并构建了HIF-1α重组慢病毒表达载体和沉默表达RNA慢病毒载体，建立了病毒转染的方法。项目首先研究了静脉高压情况下模型大鼠脑及硬膜HIF-1α的表达情况，发现静脉高压和静脉窦闭塞都可以诱导HIF-1α的高表达，但仅静脉窦高压大鼠的VEGF水平稳定高表达，而HIF-1α的高表达先于VEGF的高表达。通过药物封阻VEGFR，可以显著降低硬膜血管新生的程度，并能够降低DAVF的发生率，表明HIF-1α的下游VEGF/VEGFR通路可能在DAVF的形成过程中起到重要作用。随后对于EphrinB2在静脉高压大鼠脑组织和硬膜中的检测证实，EphrinB2在静脉窦闭塞和静脉高压的情况下都能得到高水平的表达，且表达晚于HIF-1α，可能在静脉窦高压或静脉窦血栓导致DAVF形成过程中发挥重要作用，并受到HIF-1α的调控。之后通过慢病毒病毒载体转染的方法提高静脉窦闭塞大鼠静脉窦及其周围结构HIF-1α水平，可见虽然转染组虽然在脑组织和硬膜组织上HIF-1α的表达水平一过性升高，但并没有显著提高以硬膜微血管新生情况。另外我们还利用shRNA慢病毒载体静脉窦内灌注，使得静脉高压大鼠静脉窦内HIF-1α的表达水平降低，并显著降低了该组大鼠硬膜微血管密度，虽然在最终脑血管造影中，该组大鼠DAVF的发生率并没有显著低于正常静脉窦高压组，但是存在明显的趋势。最后，我们还利用动脉应力环境下培养HUVEC，并通过检测HIF-1α及VEGF表达水平研究应力增高是否为静脉高压造成HIF-VEGF通路激活的主要原因。该研究进一步证实了VEGF/VEGFR在静脉高压诱导DAVF形成过程中的关键作用，确定了HIF-1α可以由血流紊乱而诱发，但并非DAVF形成的决定性因素，提示还有其他因素决定了DAVF的形成与否，为探索静脉高压诱发DAVF形