GPX4依赖的铁死亡通过调控TET2参与血管平滑肌衰老及其分子机制

The senescence of vascular smooth muscle cells (VSMCs) is one of the key pathogenic factors of cardiovascular and cerebrovascular diseases. Ferroptosis is a new type of iron-dependent cell death pattern. In the preliminary experiments, our group have found that ferroptosis was activated during the VSMCs aging process and inhibition of ferroptosis slowed the VSMCs senescence. However, its role remains to be elusived studied. We intend to perform the following studies with primary VSMCs senescence model, Ang II + bleomycin-induced vascular aging mouse model (Alzet osmotic pump), ROSA26-FLAG-GPX4 gene knock-in mouse aging model: 1) confirm that ferroptosis is activated during VSMCs senescence; (2) clarify whether intervention ferroptosis signaling pathway would affect VSMCs senescence; (3) explore the regulatory relationship between ferroptosis and VSMCs aging using DNA methylcytosine dioxygenase (TET2) and other potential aging-related targets. This study may clarify the important role and molecular mechanism of ferroptosis in vascular aging, and provide new scientific understandings on VSMCs senescence and vascular aging.

血管平滑肌细胞(VSMCs)衰老是心脑血管系统疾病的关键致病因素之一。Ferroptosis(中文名：铁死亡)是一种谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)依赖的新型细胞死亡模式，与铁离子异常蓄积密切相关。前期，本团队发现铁死亡在VSMCs衰老过程中呈激活状态，抑制铁死亡可上调DNA甲基胞嘧啶双加氧酶(TET2)，延缓VSMCs衰老。拟进一步运用ROSA26-FLAG-GPX4定点基因敲入小鼠，结合VSMC细胞衰老模型、Alzet渗透泵输注Ang-II+博来霉素致血管衰老模型等多种技术手段，进行以下研究：(1)确认铁死亡在VSMCs衰老过程中被激活；(2)阐明干预铁死亡信号通路是否影响VSMCs衰老；(3)从TET2及其他潜在衰老相关靶点入手，深入探索铁死亡与VSMCs衰老之间的调控关系。本研究有望明确铁死亡在VSMCs衰老中的作用及分子机制，为血管衰老提供新的科学认识及干预靶点。

背景.在重大心脑血管疾病的发生发展过程中，血管衰老并不是完全的自然进程，而是在各种不利因素影响下，明显加快。发现并阐明血管在致病因素下异常衰老的新分子机制，并针对其进行有效的干预，是重大心脑血管疾病防治中的重要问题。..主要研究内容.在本项目中，我们主要开始以下研究：.(1)明确铁死亡在人老年血管组织、老年小鼠血管组织、衰老细胞中的激活；.(2)使用铁死亡抑制剂及GPX4基因敲入小鼠在血管衰老小鼠（in vivo）和细胞模型（in vitro）进行干预，探索抑制铁死亡能否延缓血管衰老进程；.(3)尝试发现铁死亡参与血管衰老的机制。..重要结果.(1)铁死亡在血管衰老或应激条件下被激活。.(2)铁死亡抑制剂可以防止小鼠应激相关的血管NAD+损失、衰老和硬化.(3)铁死亡能够促进VSMC衰老.(4)GPX4的终身敲入可改善老年小鼠血管NAD+损失、衰老和硬化.(5)敲入GPX4可改善血管应激小鼠模型中的NAD+损失、衰老和硬化.(6)抑制铁死亡可抑制血管中与衰老和应激相关的铁自噬.(7)PPARγ参与和衰老相关的铁自噬和铁死亡.(8)激活的PPARγ能够抑制VSMC中以NCOA4为中心的铁自噬和衰老.(9)血浆铁死亡相关分子水平与人类动脉僵硬度呈正相关..关键数据及科学意义.我们的研究结果首次发现铁死亡在人老年血管、小鼠老年血管、衰老细胞中被激活，而且使用药理学手段或基因敲入GPX4手段均显示了重要性，并提示阻断铁死亡可能是一种非常具有应用前途的心血管疾病治疗策略，可用于治疗衰老和应激相关的心血管疾病。