基于巨噬细胞研究BaP诱导腹主动脉瘤的发病机制

Epidemiological studies have demonstrated that tobacco smoking is a risk factor of abdominal aortic aneurysm (AAA). Inflammatory cells, especially macrophage, are involved in the initiation of AAA by tobacco smoke. We and others have previously found that 3,4-Benzopyrene (BaP), an important ingredient of cigarette smoke, can cause pathological change of aorta wall similar to AAA and promote the development of AngII-induced AAA. However the underlying mechanisms are unclear. In the present study, we will first confirm the role of macrophages in BaP/AngII-induced AAA by macrophage depletion in mice. We then plan to identify genes that are required to initiate the BaP-related AAA development by accurate characterization of the early transcriptome during activation of macrophage with gene chip, chromatin immunoprecipitation-sequencing, RNA interference, signaling pathway analysis and Western blot. We then validate the role of initiating genes during MMP, inflammatory cytokine activation and AAA formation by infusion of macrophages after shRNA lentivirus transfection in murine AAA models. We hope that by inhibiting the expression or functions of the initiating gene(s), we may inhibit the activation of the signal cascade in the macrophages and pave the way for preventing tobacco smoke-related AAA.

大量的流行病学调查显示吸烟是腹主动脉瘤(AAA)的高危因素。炎症细胞,尤其是巨噬细胞的活化在吸烟诱发的AAA中起着重要的作用。我们和他人的研究发现香烟烟雾的重要组成部分3,4-苯并芘(BaP)可引起类似AAA的血管壁病变,促进血管紧张素II诱导的AAA的发展，但具体机制不清。本研究首先采用小鼠巨噬细胞清除方法，验证巨噬细胞在BaP促进血管紧张素II诱导的AAA中的作用。然后采用转录组芯片和染色质免疫共沉淀-测序技术，综合信号通路分析、RNA干扰和免疫组化技术，寻找BaP活化巨噬细胞的启动基因。最后通过回输启动基因受shRNA慢病毒干扰的巨噬细胞，验证启动基因在烟雾促进巨噬细胞激活炎症因子、氧化应激、分泌MMP，最终促进AAA生成等方面的作用。目标是通过干预启动基因或相应的蛋白功能，抑制巨噬细胞中发生的一系列级联反应，为预防吸烟导致的AAA提供线索。

腹主动脉瘤（AAA）作为一种潜在的致命性心血管疾病，巨噬细胞的浸润和积聚在 AAA 的发展中起显著作用，大量的流行病学调查显示了吸烟是腹主动脉瘤的高危因素，但吸烟促进 AAA 形成的机制目前还不是很清楚。BaP-巨噬细胞-AAA 三者关系的阐明，可以为我们预防吸烟导致的 AAA 发生奠定基础并指出可能的干预靶点，最终为无法戒烟的人群提供预防药物。本研究立足于巨噬细胞，研究巨噬细胞活化在AAA中的作用。主要研究内容：BaP促进AAA发展的过程中，巨噬细胞所起的作用，并通过基因芯片技术找到激活巨噬细胞的早期启动基因Edn1并在体内体外进行验证。证实在抑制巨噬细胞Edn1的表达，可抑制动脉壁炎症反应，并明确其机制。重要结果以及关键数据：以BaP结合AngII成功建立小鼠腹主动脉瘤模型；证实BaP通过诱导巨噬细胞活化和侵润、激活NF-κB、促进MMPs的表达，从而使弹性纤维及胶原纤维降解增加，平滑肌细胞凋亡加速，血管壁结构破坏，最终导致小鼠AAA形成；发现在Bap诱导AAA中，如果抑制自噬流中自噬小体与溶酶体融合可促进瘤体形成增加死亡率；通过基因芯片技术找到BaP活化巨噬细胞中的早期启动基因Edn1并验证；干扰基因Edn1的表达可以增强自噬并减少炎症小体的激活及IL-1β的产生；此外，我们还发现黄芪甲苷（AS-IV）对Bap/Ang II诱导的 AAA 具有保护作用。AS-IV干预可以降低Bap/Ang II 处理小鼠的 AAA 形成率，减少动脉壁巨噬细胞浸润和MMP的表达，减弱Bap/Ang II诱导的氧化应激和NF-κB 活化。科学意义：是对AAA完整发病机制链的新补充，并能为预防吸烟导致AAA提供有效新靶点。