抑素蛋白和凝血酶受体协同调节内皮细胞衰老的机制

We have previously found that the lipid raft localized prohibitin 1 (PHB1) is involved in the internalization and degradation of a member of thrombin receptor, proteinase activated receptor 1 (PAR1). These results has been published in BBA-molecular cell research in 2014. Recently, we found that thrombin induced endothelial cell senescence via activation of PAR1. And knockdown of PHB1 aggravated PAR1 activation induced endothelial cell senescence. The senescent endothelial cells showed upregulated expression of PAR1 and decreased PHB1 in lipid raft. These results strongly suggest that the interaction of PHB1 and PAR1 is involved in endothelial cell senescence. But the detailed action and mechanism are needing further investigation. The following studies are planned: 1) searching comprehensively for the signal pathway down stream of PAR1 activation in endothelial cell senescence by transcriptome sequencing; 2) investigating the metabolic change induced posttranslational modification in PHB1 by proteomic and metabolomics analysis; 3) investigating the role of pro inflammatory cytokines induced by PAR1 activation in inducing cell senescence by assaying and intervening the cytokines; 4) studying the in vivo role and mechanism of PHB1 and PAR1 interaction on vascular ageing on rat natural aging model and induced aging model. The proposed studies will gain insight into mechanism on PAR1 and PHB1 interaction in endothelial cell senescence in line of metabolism dysfunction-altered post translational modification-inflammation. This study will also provide potential anti-aging target.

我们发现内皮细胞膜脂筏中的抑素蛋白（PHB1）促进活化的凝血酶受体（PAR1）内化和降解(BBA-MCR, 2014)。我们最近发现凝血酶可通过激活PAR1诱导内皮细胞衰老，而PHB1敲低可以促进凝血酶引起的细胞衰老，且衰老内皮细胞膜脂筏中PHB1表达降低，PAR1表达升高，说明PHB1和PAR1互作参与调节内皮细胞衰老，但机制不清。本项目拟：1）通过转录组研究确定PAR1激活促进内皮细胞衰老的信号通路；2）通过蛋白质修饰和代谢组研究明确衰老内皮细胞代谢改变在膜脂筏PHB1降低中的机制；3）通过细胞因子测定和干预研究PHB1和PAR1协同作用调节炎症反应在内皮细胞衰老中的机制；4）在大鼠自然和诱导衰老模型用药理学抑制剂或激动剂研究PHB1和PAR1相互作用对血管衰老的作用。通过上述研究，明确代谢-翻译后修饰-炎症在PHB1和PAR1互作调节血管内皮衰老中的机制，为延缓和对抗衰老提供新靶点。

前期发现内皮细胞膜脂筏中的抑素蛋白（PHB1）促进活化的凝血酶受体（PAR1）内化和降解(BBA-MCR, 2014)。凝血酶可通过激活PAR1诱导内皮细胞衰老，而PHB1敲低可以促进凝血酶引起的细胞衰老，且衰老内皮细胞膜脂筏中PHB1表达降低，PAR1表达升高，说明PHB1和PAR1互作参与调节内皮细胞衰老，但机制不清。本项目拟：1）通过转录组研究确定PAR1激活促进内皮细胞衰老的信号通路；2）通过蛋白质修饰和代谢组研究明确衰老内皮细胞代谢改变在膜脂筏PHB1降低中的机制；3）通过细胞因子测定和干预研究PHB1和PAR1协同作用调节炎症反应在内皮细胞衰老中的机制；4）在大鼠自然和诱导衰老模型用药理学抑制剂或激动剂研究PHB1和PAR1相互作用对血管衰老的作用。通过上述研究，明确代谢-翻译后修饰-炎症在PHB1和PAR1互作调节血管内皮衰老中的机制，为延缓和对抗衰老提供新靶点。. 在项目实际执行中，完成了：1）明确了细胞因子-细胞因子受体相互作用，细胞粘附分子，TNF信号通路等相互作用激活PAR1，促进IL-6等炎症因子释放诱导血管内皮细胞衰老。2）鉴定到酮体等内源性代谢物可通过影响组蛋白翻译后修饰改变PHB1在膜脂筏定位，从而调控其与PAR1的结合，促进线粒体发生和血管发生，最终延缓血管衰老。3）发现了Vorapaxar作为PAR1抑制剂，能有效抑制PAR1活性影响PHB1和PAR1结合，改善机体内炎症反应从而延缓衰老。4）在D-半乳糖诱导衰老模型中使用Vorapaxar的初步研究中发现Vorapaxar能有效延缓大鼠衰老表型如认知能力的改善，运动功能的增强等等。. 此外，在探究衰老过程中，发现一种天然产物野菊花内酯通过降低ROS水平，改善运动功能和维持肌纤维完整性来延长线虫寿命和健康寿命（Biogerontology,2022）。进一步在细胞和整体动物水平研究发现，野菊花内酯可以通过降低机体内炎症水平，维持蛋白质合成与降解平衡，促进线粒体发生以及降低氧化应激水平等来改善肌肉萎缩的情况。本项目研究揭示了PHB1和PAR1互作，发现内源性代谢物影响组蛋白翻译后修饰调控炎症反应来调节血管内皮衰老的机制。