mTORC1/OPN信号通路在cathepsin L缺乏诱导血管衰老中的作用与机制

Vascular aging is a key factor causing cardiovascular disease, and its pathogenesis has not yet been elucidated. Our previous research confirmed that cathepsin L (CTSL) knockout mice accelerated vascular aging, telomerase activity and autophagy level decreased compared with the same age wild type mice, and increased the expression of rapamycin target protein (mTOR) and osteopontin (OPN), accompanied by phenotypic transformation of vascular cells. OPN is the downstream target of mTORC1. In vitro experiments we have proved that rapamycin, a mTORC1 inhibitor, can improve the senescence of vascular smooth muscle cells induced by CTSL deficiency. We assume that CTSL deficiency induced the expression of mTORC1/OPN, inhibits autophagy, promotes cell phenotype transformation, and accelerates vascular aging. In this study, we will use aging mouse model, CTSL knockout mouse model, OPN knockout mice model, immunohistochemistry, RT-PCR, Western-blot and other means to further explore the role and mechanism of mTORC1/OPN signaling pathway in CTSL regulation of vascular aging from molecular, tissue and animal level, and provides theoretical basis and experimental support for the prevention and treatment of related cardiovascular diseases in the elderly.

血管衰老是引起心血管系统疾病的关键因素，迄今其发病机制仍未阐明。本课题组前期研究证实：组织蛋白酶L(cathepsinL,CTSL)敲除小鼠较同龄野生型小鼠血管衰老加速，端粒酶活性及自噬水平下降，而雷帕霉素靶蛋白(mTOR)及骨桥蛋白(OPN)表达上调，并伴有血管细胞表型转化。OPN为mTORC1的下游靶点。体外实验证实mTORC1抑制剂雷帕霉素可改善CTSL缺乏诱导的血管平滑肌细胞衰老。我们设想CTSL缺乏通过上调mTORC1/OPN表达，抑制自噬，促进细胞表型转化，加速衰老发生。本研究将采用老年小鼠模型、CTSL敲除小鼠模型、OPN敲除小鼠模型、免疫组织化学、RT-PCR、Western-blot等手段，从分子、组织以及动物整体水平等进一步探讨mTORC1/OPN信号通路在CTSL调控血管衰老中的作用及机制。为老年相关心血管疾病的防治提供理论依据与实验支持。

我国人口老龄化带来的不利影响日益突出，如何延缓衰老已成为医学界迫在眉睫的问题。血管衰老程度是决定老年人健康状态的关键因素。本项目研究与衰老/老化(aging)相关的血管功能障碍的分子与细胞机制，寻求更为有效的防治措施。本项目在前期研究的基础上主要研究了组织蛋白酶L(CathepsinL,CatL)在血管平滑肌细胞表型转换及血管衰老中的作用；此外还研究了血浆组织蛋白酶L(CathepsinL,CatL)水平与动脉硬化的关系。研究结果表明CathepsinL在老年小鼠动脉中表达降低，CathepsinL敲除小鼠血管也呈现衰老迹象（胶原沉积增加，端粒酶降低）。进一步的细胞实验证实降低的Cathepsin L通过雷帕霉素（mTOR）和骨桥蛋白（OPN）信号途径影响平滑肌和外膜成纤维细胞表型转化，进而促进血管衰老。临床人群研究组织蛋白酶L(CathepsinL,CatL)水平与动脉硬化独立相关。本研究阐明了CTSL在血管衰老中的作用与机制，对于血管衰老的预防及治疗具有重要的临床意义。.除此以外，老年人中糖尿病肾病的发病率很高，严重影响老年人的生活质量。我们研究了长链非编码RNA-SPAG5-AS1在足细胞损伤中的作用。研究发现高糖处理后足细胞（HPCs）中精子相关抗原5(SPAG5) mRNA和蛋白水平上调。沉默SPAG5可逆转高糖处理的HPCs凋亡增加和自噬水平的降低。SPAG5-AS1作为竞争性内源性RNA（ceRNA）调节miR-769-5p/YY1轴并诱导SPAG5表达。SPAG5-AS1与泛素特异性肽酶14（USP14）相互作用，导致SPAG5蛋白的去泛素化。这项研究表明，SPAG5-AS1通过SPAG5/AKT/mTOR途径抑制足细胞的自噬并加重足细胞的凋亡，表明SPAG5-AS1/SPAG5是减轻足细胞损伤的潜在靶点，为临床糖尿病肾病的治疗并提供了新的思路。