lncRNA-GAS5调控血管平滑肌细胞线粒体自噬过程在腹主动脉瘤形成中的作用及机制

Vascular smooth muscle cell apoptosis is a key factor in the development of Abdominal Aortic Aneurysm (AAA), but the mechanism is unknown. Reduced level of mitophagy and imbalanced mitochondrial homeostasis are important initial steps of cell apoptosis. Our previous studies found that the mitophagy level and the E3- ubiquitin ligase Parkin (a key protein in mitophagy and mitochondrial homeostasis) of smooth muscle cells in abdominal aortic aneurysm were significantly decreased. Further, we found a significant increase in the level of lncRNA-GAS5 when we screened long non-coding RNA(lncRNA) by full transcriptional sequence analysis (RNA-Seq). Bioinformatics analysis found that lncRNA-GAS5 can be combined with ATF4 which is a transcription factor of Parkin, suggesting that lncRNA-GAS5 may participate in the regulation of Parkin expression at the transcriptional level. Therefore, lncRNA-GAS5 may participate in the pathogenesis of AAA by regulating the Parkin dependent mitophagy. This study will carry out in vivo and in vitro experiments, and verify the mechanism of mitophagy in AAA by multiple experimental methods, and provide experimental evidence for the prevention and treatment of AAA from the perspective of maintaining mitochondrial homeostasis.

血管平滑肌细胞凋亡是腹主动脉瘤（Abdominal Aortic Aneurysm）发生发展的关键因素，但机制不明。线粒体自噬水平降低稳态失衡是细胞凋亡的重要始动环节。我们前期研究发现，腹主动脉瘤平滑肌细胞线粒体自噬水平及其核心蛋白Parkin均明显降低。全转录组深度测序分析发现小鼠腹主动脉瘤体组织长链非编码RNA lncRNA-GAS5水平显著升高。而生物信息学分析发现lncRNA-GAS5可与Parkin蛋白转录因子ATF4结合，提示lncRNA-GAS5可能在转录水平参与调控Parkin表达。因此推测lncRNA-GAS5有可能通过抑制Parkin依赖的线粒体自噬参与腹主动脉瘤形成过程。本研究将从临床、动物、细胞等水平确证线粒体自噬在腹主动脉瘤形成中的作用；揭示lncRNA-GAS5通过Parkin蛋白调节平滑肌细胞线粒体自噬的机制。研究结果有助于深化腹主动脉瘤发病发病机制的认识。

腹主动脉瘤是一种危及生命的大血管疾病，严重危害人类健康。该疾病一旦进展为主动脉破裂出血，死亡率可达85%至90%。腹主动脉中膜结构破坏为腹主动脉瘤主要病理特征。平滑肌细胞作为血管中膜的主要细胞成分，是维持主动脉结构与功能稳态的核心细胞类型。腹主动脉血管平滑肌细胞功能失调、数目减少是腹主动脉瘤发生的主要标志之一。寻找逆转平滑肌细胞功能失调及数目减少的干预靶点和分子机制是防治腹主动脉瘤的关键。围绕以上关键科学问题，在本项目的资助下，我们主要在平滑肌细胞线粒体自噬与腹主动脉瘤进展及内皮细胞功能障碍与血压调控及下肢缺血等方向进行了一系列研究。我们通过细胞及动物实验详细探究了平滑肌细胞线粒体自噬受损通过诱导平滑肌细胞的凋亡进而促进腹主动脉瘤形成；通过临床腹主动脉瘤组织标本及小鼠模型标本，我们发现lncRNA-GAS5表达明显升高，进一步分子机制发现lncRNA-GAS5通过与转录因子ATF4结合，抑制Parkin转录和表达，进而抑制线粒体自噬，导致平滑肌细胞凋亡，促进腹主动脉瘤的发生发展。高血压是腹主动脉瘤形成的关键危险因素，因此，在本项目的资助下，我们同时开展了相关的延伸课题，探讨了内皮细胞HMGB1在血压调控及下肢动脉缺血中的作用与机制，通过构建HMGB1内皮细胞特异性敲除小鼠，发现血管内皮细胞特异性敲除HMGB1通过抑制eNOS和加剧ROS形成来升高血压并延迟小鼠下肢缺血恢复。通过本项目研究，我们详细阐明了lncRNA-GAS5调控平滑肌细胞线粒体自噬及腹主动脉瘤形成的分子机制。鉴于我国人民群众生活水平不断提高、腹主动脉瘤的发病率在逐年增高，相关成果有望为临床腹主动脉瘤的早期预防和治疗开拓新的思路。