低氧诱导因子1a(HIF1a)在慢性间歇性低氧促进的动脉粥样硬化发生发展中作用机制的研究

Chronic intermittent hypoxia (CIH) promotes atherosclerosis (AS) with unknown mechanisms. Hypoxia-inducible factor 1 is a transcription factor critical for the cellular adaptive response to hypoxia. Recent studies showed that hypoxia could exacerbate macrophage inflammation and foam cell formation, a key characteristic of AS. Our preliminary data demonstrated constitutive HIF1a activation by vhl disruption in macrophages could enhance macrophage inflammation and accelerate AS in apoE-null mice. Further studies showed that hypoxia or constitutive HIF1a activation could activate NLRP3-dependent inflammasome activation. Promoter analysis showed that NLRP3 promoter region contains putative hypoxia response elements (HREs), indicating that NLPR3 might be HIF1a direct target gene. Therefore, we hypothesize that CIH accelerates AS via activation of HIF1a and its target gene NLRP3. We will identify the role of macrophage HIF1a-NLRP3 inflammasome axis in CIH-accelerated AS in apoE-null mice with macrophage-specific HIF1a disruption or overexpression in vitro and in vivo, and evaluate the suppressive effects of HIF1a or NLRP3 inhibitor on CIH-induced AS. Our study will clarify the novel mechanism for CIH-promoted AS and provide potential therapeutic targets for AS.

流行病学显示慢性间歇性低氧（CIH）增加动脉粥样硬化（AS）发生，但机制不清。低氧诱导因子1（HIF1）是介导细胞低氧适应性反应的关键核转录因子。最近研究显示，低氧可促进巨噬细胞炎症及泡沫细胞形成。我们前期发现，激活巨噬细胞HIF1 a可促进巨噬细胞炎症及AS形成，进一步研究发现，低氧及持续激活HIF1a均可增加巨噬细胞NLRP3 mRNA和蛋白表达及炎症小体活化，启动子序列分析提示NLRP3启动子上存在HIF1a结合位点。据此我们提出假说：CIH可能通过激活HIF1a及其靶基因NLRP3表达，促进巨噬细胞炎症小体活化，从而加速AS发生发展，抑制HIF1a或NLRP3可延缓CIH时AS发生发展。本研究将利用巨噬细胞HIF1a过表达/敲除小鼠及特异性抑制剂来研究HIF1a-NLRP3炎症小体通路在CIH加剧AS进程中的作用及机制。研究将有助于阐明CIH促进AS的新机制并为治疗提供潜在靶点。

慢性间歇性低氧可促进动脉粥样硬化发生发展，但机制不清。低氧诱导因子是介导细胞适应性低氧反应的主要核转录因子之一。本课题从动脉粥样硬化斑块巨噬细胞中存在低氧的角度出发，深入研究了低氧诱导因子在动脉粥样硬化性疾病中的作用及机制。结果显示，敲除巨噬细胞VHL（激活HIF1a）可促进巨噬细胞炎症及泡沫细胞形成进而显著加速动脉粥样硬化进程。机制上，VHL敲除后，巨噬细胞中与胆固醇摄取相关基因的表达显著增加，而与胆固醇外流相关基因的表达则明显下调；此外，敲除VHL后，巨噬细胞中NLRP3的蛋白水平显著上调，但与传统报道不同的是，VHL并非通过影响HIF1a蛋白稳定性及转录活性、进而调控NLRP3的转录水平，而是VHL可作为泛素连接酶，直接与NLRP3结合调控其泛素蛋白酶体降解；给予NLRP3的抑制剂MCC950，可明显逆转巨噬细胞VHL敲除对动脉粥样硬化进程的促进作用。上述结果提示，低氧可通过HIF1a依赖和非依赖途径调控巨噬细胞功能，进而促进动脉粥样硬化进程，从而为动脉粥样硬化性疾病的防治提供潜在靶点。.此外，我们发现动脉粥样硬化过程中，除了巨噬细胞存在低氧，血管平滑肌细胞（VSMC）也存在明显低氧灶，免疫荧光染色等分析发现，在VSMC中HIF2a而非HIF1a激活更为显著。利用VSMC特异性HIF2a敲除鼠，我们初步确定，HIF2a调控VSMC向泡沫细胞转变。但为什么在血管壁不同细胞类型中，HIF1a和HIF2a的激活程度不同，且靶基因谱也不尽相同，尚有待下一个课题深入阐明。