补体C5a受体信号在动脉粥样硬化早期过程中的作用及其机制研究

Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease which involves multiple cellular and molecular events. The pathogenesis and pathological process of atherosclerosis (AS) remains unclear, and there still lack of effective therapies for prevention and treatment of AS. C5a generated by complement activation is a potent proinflammatory mediator. The major receptor for C5a (C5aR) is widely expressed in inflammatory and parenchymal cells. Recent researches have demonstrated that C5a-C5aR signaling is an important pathogenic factor in a wide range of inflammatory and immune diseases. The pathogenic role for C5aR has also been suggested in the process of AS, though the mechanism is unclear. In the proposed research, we will employ several improved approaches (i.e. cross-breeding of C5aR-/- and ApoE-/- mice, and combining with bone morrow chimeras, aortic transplantation and wire-induced endothelial denudation of the carotid artery, as well as primary cell cultures) to determine the role of C5aR in atherosclerotic plaque formation and explore the mechanisms through which C5a-C5aR signaling through acting on monocytes/macrophages, endothelial cells and smooth muscle cells contributes to the pathogenesis of AS. Results from these studies will provide new insight into mechanisms underlying AS and potential novel therapies for prevention and treatment of this disease.

动脉粥样硬化是一种多细胞多因素参与的慢性炎症疾病，发病机制与病理过程尚未完全阐明，故仍缺乏有效的预防与根治方法。补体系统活化产生的小片段C5a是重要的促炎症介质,其主要受体C5aR广泛表达于炎症及实质细胞，C5a-C5aR信号在多种炎症及免疫相关疾病中起着重要病理作用。已有研究提示C5aR信号可能同样参与动脉粥样硬化过程并起着重要作用，但其作用机制不清。本研究里将使用C5aR及ApoE 双基因敲除小鼠（C5aR-/-ApoE-/-）以明确C5aR信号在高脂饮食诱导动脉粥样斑块形成过程的重要作用。拟采用骨髓重构建立"嵌合"小鼠以及主动脉移植、颈动脉内膜剥离、体外细胞共培养等实验技术靶向性探索C5aR信号对血管内皮细胞、平滑肌细胞以及单核/巨噬细胞的分别作用以及细胞间的相互影响，以阐明C5aR信号参与动脉粥样硬化早期过程的细胞分子机制，为今后动脉粥样硬化的早期干预提供可靠的理论与实验依据。

动脉粥样硬化是一种涉及多种细胞和分子的慢性炎症反应疾病。动脉粥样硬化的发病机制尚不清楚，目前仍缺乏有效的防治方法。既往研究表明，补体活化产物C5a及其受体相互作用对动脉粥样硬化的发病起重要作用。然而，其可能的细胞机制尚不清楚，此外，C3aR与C5aR结构相似，但C3a/C3aR在本病中的作用尚无研究。.本研究旨在探讨补体小片段C3a/C5a受体信号在动脉粥样硬化中的作用及其可能的机制。通过培育C3aR/ApoE双敲除小鼠(C3aR-/-ApoE-/-)以及小鼠动脉粥样硬化模型(ApoE-/-小鼠高脂喂养)，我们发现C3a/C3aR信号对小鼠动脉粥样硬化斑块的形成具有保护作用。与ApoE-/-小鼠相比, 高脂饮食喂养16周的C3aR-/-/ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化加重：如小鼠主动脉和主动脉根部斑块增多；主动脉及全身炎症细胞因子分泌增多；外周血以及主动脉病变处单核/巨噬细胞浸润增多，并趋向于M1型（表达较高水平的iNOS，较低水平CD206）；给予C3aR受体激动剂显著降低ApoE-/-小鼠血清CCL2水平。细胞实验发现，C3a刺激引起巨噬细胞向M2型极化[M2标志物如IL-10/IL-4/CD206/arginase-1表达升高，而M1标记物(TNF-a、IL-1β)表达下降]；C3a刺激巨噬细胞引起mTOR及STAT3激活，抑制ERK及NF-κB信号通路。此外，我们通过细胞实验探讨了在高脂因素作用下（oxLDL刺激下）C5a受体信号对原代培养小鼠血管平滑肌细胞（VSMC）功能的影响作用。我们发现C5a刺激通过激活ERK/NF-κB信号通路，促进VSMC分泌重要促炎性细胞因子（如MIF、CCL2），促进细胞增殖以及对单核-巨噬细胞的趋化作用。.我们的研究明确了补体C3a/C5a受体在动脉粥样硬化的发展中具有重要影响作用，但两种受体的作用截然不同，C3aR信号在动脉粥样硬化发展过程中通过限制血管壁及全身炎症反应，促进M2巨噬细胞极化从而发挥重要保护作用；而C5aR受体通过促进炎症反应从而加重动脉粥样硬化疾病发展。我们的研究工作基本阐明补体C3a/C5a受体信号参与动脉粥样硬化早期过程的细胞分子机制。由于C5a受体拮抗剂/C3a受体激动剂已进入临床试验，我们的工作可能为动脉粥样硬化的早期干预提供一定的理论与实验依据（如联合C5a受体拮抗/C3a受体激动）。