PI3Kγ对血管平滑肌细胞凋亡和移植物动脉硬化的调控作用及分子机制

以移植物动脉硬化为主要病理特征的慢性排斥反应是导致远期移植物功能丧失的重要原因。目前研究发现，移植物动脉中膜平滑肌细胞凋亡是启动并促进移植物动脉硬化的关键因素，但其分子调控机制至今未明。本课题组前期研究提示，作为IFN-γ信号通路的关键效应分子，PI3Kγ可能在诱导血管平滑肌细胞凋亡和移植物动脉硬化中发挥重要作用。.本项目拟体外培养血管平滑肌细胞，利用PI3Kα/β/γ选择性抑制剂和siRNA转染，研究各PI3K异构体在IFN-γ和/或FasL诱导平滑肌细胞凋亡中的特异性作用，并重点探讨PI3Kγ调控平滑肌细胞凋亡的分子机制。建立大鼠动脉移植模型，用p110γ siRNA-SM22α启动子慢病毒转染供体动脉，检测特异性抑制平滑肌细胞p110γ对移植动脉中膜细胞凋亡和内膜增生的影响，探讨PI3Kγ在移植动脉平滑肌细胞凋亡和动脉硬化中的作用机制，以探索移植动脉硬化和慢性排斥反应的有效防治策略。

研究背景：移植物动脉硬化是慢性排斥反应的主要病理特征，是导致远期移植物失功的重要原因。目前研究发现，移植物动脉中膜平滑肌细胞凋亡是启动并促进移植物动脉硬化的关键因素，但其分子调控机制至今未明。我们前期研究提示，PI3Kγ可能在诱导平滑肌细胞凋亡和移植物动脉硬化中发挥重要作用。为此，我们对PI3Kγ在IFN-γ诱导细胞凋亡和移植物动脉硬化中的作用机制进行了研究。.研究结果： (1). IFN-γ可上调SMCs表达PI3Kγ，并激活PI3Kγ启动下游信号转导。(2). IFN-γ对SMC凋亡的诱导作用较弱，但能有效提高FasL诱导的细胞凋亡。通过药物阻断PI3Kγ活性或用siRNA技术下调p110γ，均能有效抑制IFN-γ诱导的FasL凋亡增敏作用，提示PI3Kγ介导IFN-γ诱导的凋亡增敏作用。(3). IFN-γ可刺激细胞自噬，并能促进Fas蛋白向胞膜大量转运。阻断或下调p110γ均能有效阻断IFN-γ诱导的细胞自噬和Fas膜转运。用3-MA抑制自噬能显著抑制IFN-γ诱导的Fas膜转运及其FasL凋亡增敏作用。提示IFN-γ通过活化PI3Kγ诱导细胞自噬，促进Fas膜转运，进而与FasL结合引起细胞凋亡。(4). 制备p110γ-shRNA的SM22α启动子慢病毒颗粒，转染移植动脉并建立大鼠腹主动脉移植模型，2周后检测显示，p110γ-shRNA组动脉中膜细胞p110γ的蛋白水平较异系移植Scr.-shRNA组显著降低，提示慢病毒介导的p110γ-shRNA转染选择性抑制SMCs中p110γ的蛋白表达。并且，Scr.-shRNA组相比，p110γ-shRNA组动脉中膜细胞活化Caspase-3的蛋白水平以及白细胞、T细胞和巨噬细胞的数量均较异系移植Scr.-shRNA组显著降低。提示下调p110γ能有效抑制动脉中膜SMC凋亡，减轻移植物的炎症免疫反应。(5). 病理形态学分析显示，p110γ-shRNA组移植动脉新生内膜内膜面积及内膜/中膜比均较异系移植Scr.-shRNA组显著降低，提示下调p110γ能有效抑制移植动脉内膜增生和血管重构。.结论：PI3Kγ信号通路在移植动脉SMC凋亡和内膜增生中发挥重要作用，以PI3Kγ为干预靶点可有效抑制移植物动脉硬化。该研究加深了对移植物动脉硬化及慢性排斥反应发生机制的认识，并为制定其防治策略提供了新靶点和理论依据。