MMP-3在Bach1抑制血管新生中的作用研究

Angiogenesis plays an important role in the treatment for ischemic cardiovascular diseases. We have shown that the transcription factor BTB and CNC homology 1 (Bach1) suppressed angiogenesis in mice with surgically induced hind-limb ischemia (HLI). However, the molecular mechanisms involved in Bach1-suppressed angiogenesis are largely uncharacterized. In the preliminary experiment, we found that Bach1 overexpression suppressed matrix metrallpproteinase-3 (MMP-3) expression in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). However, how Bach1 regulates MMP-3 expression and whether Bach1 suppresses angiogenesis through MMP-3 are still unknown. In the present study, by using HUVECs and murine ischemic hindlimb model, we will investigate the role of overexpression or knockdown of MMP-3 in Bach1-regulated angiogenesis. we attempt to determine whether Bach1 inhibits the acetylation of histone H3 and the transcription of MMP-3 by binding to the promoter of MMP-3 and recruiting histone deacetylase 1 (HDAC1) and histone-binding protein RBBP4 and RBBP7 (retinoblastoma binding protein 4/7) to the promoter in HUVECs. This study may provide the mechanisms underlying Bach1-suppressed angiogenesis, and give the scientific basis for the treatment of ischemic diseases by targeting Bach1.

血管新生在治疗缺血性心血管疾病中起重要作用。申请人发现，转录因子Bach1 (BTB-CNC同源体1)抑制小鼠下肢缺血后的血管新生，但Bach1抑制血管新生的分子机制尚未阐明。申请人预实验发现，Bach1过表达抑制人脐静脉内皮细胞基质金属蛋白酶-3（MMP-3）的表达，但是Bach1如何调控MMP-3表达，Bach1是否通过抑制MMP-3表达抑制血管新生还不清楚。本课题拟在人脐静脉内皮细胞和小鼠下肢缺血模型上，研究过表达或抑制MMP-3表达对Bach1调控的血管新生的影响；在内皮细胞上研究Bach1是否与MMP-3基因启动子区结合，通过招募组蛋白去乙酰化酶1（HDAC1）和组蛋白结合蛋白RBBP4和RBBP7，抑制MMP-3基因启动子区组蛋白H3乙酰化，进而抑制MMP-3基因的表达。这项研究将阐明Bach1抑制血管新生的分子机理，为以Bach1为靶点治疗缺血性疾病提供理论依据。

血管新生功能的异常是多种疾病发生的根本原因，在冠心病、缺血性脑中风、周围血管病变等疾病中，血管新生不足将会导致循环障碍和组织坏死。因此促血管新生已成为治疗缺血性疾病的重要策略，研究调控血管新生的分子机制，为寻求药物靶点治疗缺血性心血管疾病具有重要意义。转录因子Bach1如何调控血管新生的机制还不十分清楚。本项目研究了Bach1对血管新生的影响和分子调控机制。我们的研究结果证实，Bach1在急性心肌梗死患者循环内皮细胞中表达明显升高，提示Bach1可能与心肌梗死后内皮细胞功能障碍有关。分子机制研究发现，Bach1与内皮细胞基质金属蛋白酶-3（MMP-3）启动子DNA结合，通过招募组蛋白去乙酰化酶1 (HDAC1)和组蛋白结合蛋白（RBBP4和RBBP7）结合在MMP-3基因启动子区，直接参与Bach1对MMP-3转录的抑制。Bach1的BTB结构域是Bach1抑制MMP-3表达所必需的。Bach1明显促进缺血肌肉内活性氧ROS的生成并抑制HO-1的表达，但是BTB结构域缺失后Bach1对ROS水平的促进作用和HO-1的抑制作用被逆转。Bach1过表达可以抑制内皮细胞的增殖、迁移以及形成管腔的能力，但是BTB结构域缺失后Bach1对内皮细胞的血管新生能力的抑制作用消失。在小鼠下肢缺血模型和裸鼠Matrigel Plug模型中，BTB结构域在Bach1抑制小鼠缺血下肢血管新生中起重要作用，BTB结构域缺失后Bach1抑制血管新生的作用减弱。这些结果表明Bach1的BTB结构域是Bach1抑制小鼠缺血下肢血管新生和和内皮细胞的血管新生活性所必需的。因此，靶向Bach1的BTB结构域的肽或小分子可改善缺血性疾病的血流恢复。这项研究阐明了Bach1抑制血管新生的分子机理，为以Bach1为靶点治疗缺血性疾病提供了理论依据，开发Bach1的抑制剂有可能对心血管疾病治疗有应用价值。