内皮细胞特异性MKP-3基因敲除在高血压血管重塑中的作用研究

MKP-3 is a dual-specificity phosphatase. To date, few published study demonstrate the role of MKP-3 in the cardiovascular system and the underlying mechanisms have not been fully elucidated. In the vascular tissue, MKP-3 is mainly expressed in the endothelium. At present, we successfully create the MKP-3 condition KO mice (floxed mice) and generate the endothelial cell-specific KO mice after crossing these floxed mice with Tie2-Cre mice. The pilot data showed that endothelial cell-specific MKP-3 KO mice displayed lower aterial blood pressure after operational model of hypertension compared with littermate control mice. Further, endothelial cell-specific knockout of MKP-3 markedly affected the proliferation of vascular smooth muscle cells and the levels of factors related to vascular remodeling, including MMP-9, ET-1 and AngⅡ. Notably, we observed an increase of phosphorylation of FOXO1 after endothelial cell-specific knockout of MKP-3. Based on these results, we speculated that MKP-3 might regulate hypertensive vascular remodeling via FOXO1. Thus, the goal of this proposed study is to define the relationship between MKP-3 and vascular remodeling induced by hypertension by using the endothelial cell-specific MKP-3 KO mice. Also, we will elucidate the molecular mechanisms associated with MKP-3/FOXO1 signaling pathway, eventually providing novel theoretical basis and potential therapeutic targets about hypertension.

MKP-3是一种特异性的双磷酸酶分子，现阶段关于MKP-3对心血管系统作用的研究有限，而且机制不详。在血管组织，MKP-3主要在内膜表达。目前，我们专门构建了MKP-3条件性基因敲除（floxed）小鼠，与Tie2-Cre小鼠交配后得到内皮细胞特异性MKP-3敲除小鼠。初步的结果显示，内皮特异性MKP-3敲除小鼠在高血压手术后相比对照小鼠表现出较低的动脉血压；同时内皮特异性MKP-3敲除影响血管平滑肌细胞增殖及血管重塑相关分子的表达，包括MMP-9、ET-1和AngⅡ。并且，内皮特异性MKP-3敲除后FOXO1磷酸化水平明显升高。基于这些结果，我们设想内皮细胞MKP-3可能通过FOXO1影响高血压血管重塑。因此，本项目应用内皮细胞特异性MKP-3敲除小鼠，研究内皮细胞MKP-3与高血压血管重塑的关系，阐明MKP-3/FOXO1信号通路在其中的作用，为高血压的治疗提供新的理论依据及潜在靶点。

MKP-3是近年来逐渐受关注的一种磷酸酶分子，关于MKP-3在心血管疾病中的作用国际上报道有限。我们研究发现内皮细胞MKP-3对血管重构等相关因素产生了明显的影响；而且内皮细胞MKP-3对代谢相关的激素分子，比如胃肠激素等起到重要的调节作用，这些激素包括GLP-1、Ghrelin和Fam3A。具体来说，高脂高糖（HG/HL）背景下内皮细胞特异性MKP-3基因敲除上调了GLP-1、Ghrelin和Fam3A血浆水平。GLP-1和Ghrelin均能有效缓解HG/HL引起的内皮细胞凋亡反应。GLP-1能有效缓解HG/HL引起的内皮细胞病理性衰老，而Ghrelin对内皮衰老却没有显著作用。而且GLP-1和Ghrelin均能有效缓解HG/HL引起的内皮细胞线粒体功能紊乱（活性氧生成，线粒体耗氧量OCR，和ATP生成）。GLP-1能有效抑制HG/HL引起的MAPKs和Akt信号通路的激活，而Ghrelin能有效抑制HG/HL引起的MAPKs激活，但对于Akt活化却没有显著作用。GLP-1和Ghrelin通过抑制JNK1/2和p38 MAPKs通路保护HG/HL引起的内皮细胞凋亡。GLP-1通过抑制Akt通路保护HG/HL引起的内皮细胞衰老。对于Fam3A，它能抑制高脂饲养的小鼠的血脂水平。具体来说，Fam3A抑制餐后甘油三酯（TG）上调的速率，原因在于它增强了血浆脂蛋白脂肪酶（lipoprtein lipase，LPL）活性。Fam3A对组织LPL蛋白水平无显著影响，但能显著上调促进LPL血管腔定位的蛋白GPIHBP1的蛋白表达水平，Fam3A通过AKT信号通路诱导GPIHBP1的蛋白表达从而促进 LPL在血管管腔侧的定位，最终达到其水解血浆甘油三酯的作用。这些结果说明，内皮MKP-3可能干预了体内代谢过程影响代谢性激素表达从而参与血管病理学过程。