组蛋白去乙酰化酶Sirtuins调控张应变诱导血管平滑肌细胞增殖与分化的力学生物学机制

机械应力在调控血管平滑肌细胞（VSMC）的增殖与分化等方面起重要作用。组蛋白乙酰化修饰作为表观遗传学调控基因表达重要机制之一，在其中必然会发挥重要作用。Sirtuins作为组蛋白去乙酰化酶的成员之一，是否参与机械应力诱导VSMC的增殖与分化表型转换过程中基因表达的调节及其机制是尚未解决的问题。本项目拟应用Flexcell细胞应变培养系统加载的VSMC作为研究应力-细胞分化的模式系统，将表观遗传学理论和方法引入血管力学生物学研究领域，采用染色体免疫共沉淀和基因芯片结合技术、转录组学与蛋白质组学技术，观察张应变对VSMC蛋白赖氨酸乙酰化程度的影响及Sirtuins的作用，探讨Sirtuins调控张应变诱导的VSMC的增殖与分化的力学生物学机制，为阐明VSMC增殖与分化的表观遗传学及心血管疾病的发生发展机制，寻找心血管疾病的防治措施提供力学生物学理论和实验依据。

本研究以1Hz，10%周期性张应变或TGF-1作为刺激因素处理培养的大鼠血管平滑肌细胞，主要发现有：施加24h- 10% -1.25Hz的张应变可以诱导VSMCs向收缩表型转化，表型分化指标分子α-肌动蛋白（α-actin）、调宁蛋白（calponin）和肌动蛋白相关蛋白（SM22α）的表达量上升；张应变可以激活SIRT1、SIRT2与SIRT6的表达水平上升；应用SIRT1激活剂白藜芦醇 (Resveratrol) 或通过质粒过表达SIRT1基因促进血管平滑肌细胞向分化表型转化，而抑制剂尼克酰胺(Nicotinamide) 或siRNA干扰抑制SIRT1的活性或表达，能显著抑制 VSMCs 分化指标的表达；FOXOs参与张应变诱导 VSMCs 的表型转化。SIRT1与SIRT2抑制剂salermide抑制张应变介导的血管平滑肌细胞SIRT1与SIRT2的表达以及平滑肌细胞的的分化；SIRT1、SIRT2与SIRT6RNA干扰抑制了血管平滑肌的分化；张应变牵拉促进了平滑肌细胞的TGF-1的表达和磷酸化SMAD2,3,5的表达；TGF-1刺激促进SIRT1、SIRT2与SIRT6的表达； Salermide能够抑制TGF-1诱导的大鼠平滑肌细胞的分化标志与一型胶原和弹力纤维的表达，同时抑制Smad5、Akt、ERK的磷酸化；Salermide抑制TGF-1诱导的平滑肌细胞的缝隙连接蛋白43的表达和平滑肌细胞的增殖；Smad2RNA干扰抑制了TGF-1诱导的SIRT6的表达，而SIRT6RNA干扰对SMAD2/3的表达无影响。这些结果提示SIRT1、SIRT2与SIRT6参与张应变诱导的平滑肌细胞的分化与TGF-1介导的Smad信号通路有关。我们的研究也发现张应变刺激能够促进人脐静脉内皮细胞的增殖，抑制SIRT6的表达，SIRT6RNA干扰刺激内皮细胞的增殖，增加Akt的磷酸化水平。本项目已形成论文13篇，发表SCI论文1篇，核心期刊2篇，余会议报告。培养博士研究生1名与硕士研究生3名。