ACE2在剪切力调节血管内皮细胞功能中的作用及其表达调控机制研究

Shear stress (SS) due to blood flow plays a critical role in endothelial cells (ECs) function, which is closely associated with the development of atherosclerosis (AS). Previous studies revealed that pulsatile shear stress (PSS) suppressed the expression and activity of ACE, however, the effect of SS on ACE2 expression has not been reported. In our previous work, we found that PSS could enhance ACE2 expression, but the biological roles of ACE2 are not clear. This study will further investigate the expression of ACE2 in endothelial cells exposed to different kinds of SS in vivo and in vitro, and the role of ACE2 in SS-induced alterations of ECs function. Furthermore, by use of gain or loss of function methods, specific inhibitors, and molecular biology techniques, such as EMSA, ChIP, et al, we will try to elucidate the molecular mechanisms of PSS-induced ACE2 expression. The study will help to further understand the relationship between AS and SS, with providing new ideas and intervention targets.

由血流产生的剪切力在血管内皮功能调节中发挥重要作用，与动脉粥样硬化(AS)发生密切相关。既往的研究证实具有抗AS作用的搏动剪切力抑制内皮细胞ACE的表达及活性，而具有广泛心血管保护作用的ACE2与剪切力的关系在国内外尚未见报道。我们的前期研究发现，搏动剪切力能够上调内皮ACE2的表达，但是ACE2在这一过程中的生物学效应还不清楚，本课题将在前期研究的基础上，在体内外水平验证不同形式的剪切力对ACE2表达的影响及其生物学效应；综合利用基因工程技术、特异性抑制剂、荧光素酶报告基因检测技术、EMSA、ChIP等现代分子生物学技术，明确搏动剪切力调节ACE2表达的分子机制。本研究将有助于进一步理解AS发生的力学机制，为AS的防治提供新的思路和干预靶点。

血管内皮功能异常是动脉粥样硬化发生的关键，由血流产生的剪切力在血管内皮功能调节中发挥重要作用。大量的研究已经证实，由紊乱血流产生的低剪切力或震荡剪切力激活血管内皮细胞，促进动脉粥样硬化的发生；而搏动性的层流剪切力，具有维持内皮稳态，抑制动脉粥样硬化发生的作用。肾素-血管紧张素系统（RAS）在血管内皮功能调节中发挥重要作用，与动脉粥样硬化的发生发展密切相关，ACE2是RAS家族重要成员，是内源性的RAS负性调节因子，具有广泛的心血管保护作用。然而，目前ACE2是否参与剪切力对内皮功能的调节还不清楚。 . 在本项目中，我们采用体内、体外实验相结合的方法，重点研究（1）不同形式的剪切力对血管内皮细胞ACE2的表达及其活性的影响（2）ACE2在剪切力调节内皮细胞生物学功能中的作用及其机制（3）搏动剪切力调节ACE2表达的分子机制。. 经过实验，我们发现（1）与静止对照细胞比较，不同形式的剪切力均促进血管内皮ACE2的活性和表达，其中生理性的搏动剪切力上调ACE2表达的作用最显著，与低剪切力、震荡剪切力比较，具有统计学意义（2）搏动剪切力抑制血管内皮ACE的表达和AngII的水平，促进内皮细胞Ang-(1-7)的水平和AT2R，Mas的表达，而对AT1R的表达没有显著影响（3）ACE2参与搏动剪切力抑制内皮细胞炎症因子和ROS的表达，抑制内皮细胞的增殖和凋亡，促进NO的水平（4）搏动剪切力通过AMPK-Sirt1-KLF2通路在转录水平促进ACE2的表达。. 通过本项目的研究，目前已经明确具有显著心血管保护作用的ACE2是一种力学敏感基因，其表达和活性受到血流产生的剪切力的调节，并在剪切力调控内皮功能中发挥重要作用，RAS系统成员之间存在广泛的相互调节作用，本研究进一步明确了在力学因素条件下，RAS与动脉粥样硬化发生之间的关系，为进一步研发动脉粥样硬化干预药物提供了相关科学依据。