CD151-整合素α3β1/α6β1复合体调控血管形态稳定性的分子机制

血管形态形成是一多程序事件，其中内皮细胞-细胞间接触形成以及内皮细胞-ECM黏附是血管形态形成的关键。CD151及其关联整合素α3β1/α6β1与E-钙黏蛋白介导的细胞间紧密连接和细胞-ECM动态黏附过程密切相关。前期研究中，发现CD151与整合素α3β1/α6β1共同定位于胞膜和胞内参与内吞循环的多种囊泡中，囊泡介导的整合素内化再循环是内皮细胞迁移的重要机制。本研究将在此基础上，以CD151-整合素α3β1/α6β1复合体为研究对象，应用CD151不同突变体和相关转基因小鼠，进一步探讨通过CD151的YXXφ囊泡运输基序指引整合素α3β1/α6β1运输，如何调控CD151及其关联整合素α3β1/α6β1在细胞间紧密连接以及细胞-ECM处的正确定位，平衡内皮细胞间及细胞-ECM间黏附力，以维系内皮细胞间紧密连接的结构和功能整体性以及保持内皮细胞-ECM间附着的稳定性,从而稳定血管形态。

血管形态形成是一多程序事件，其中内皮细胞-细胞间接触形成以及内皮细胞-ECM黏附是血管形态形成的关键，在维系内皮稳定性方面发挥重要作用。本研究以CD151-整合素α3β1/α6β1复合体作为研究对象，通过构建CD151突变体和制备小鼠动物模型，评估CD151-整合素α3β1/α6β1复合体在体内外血管形态形成过程中的作用。首先，本研究构建了CD151、整合素α3β1/α6β1结合缺陷的CD151-AAA突变体和囊泡运输基序缺陷的CD151-ARSA突变体，制备携带CD151及其突变体重组腺相关病毒。免疫共沉淀的方法证实CD151蛋白胞外大环上的QRD194-196特异性位点对CD151-整合素α3β1/α6β1复合体的形成至关重要。其次，转染CD151基因后促进HUVECs与层黏连纤维蛋白的黏附及细胞-细胞间黏附，而CD151突变体组细胞与基质黏附能力及细胞间黏附均明显低于CD151组。应用划痕实验及transwell小室实验发现，转染CD151后内皮细胞非定向及定向迁移能力较对照组及CD151突变体组增强。同时，转染CD151可促进内皮细胞在matrigel上的网格状结构形成，并维持形态稳定。荧光共聚焦显微镜证实CD151-整合素α3β1/α6β1复合体在维持细胞骨架稳定性方面发挥重要作用。接着，应用ApoE-/-基因敲除小鼠制备动物模型，通过免疫组织化学方法研究斑块面积及斑块内血管新生，结果示转染CD151组斑块内血管新生显著高于对照组和CD151突变体组，而各组斑块面积无显著性差异。研究证实破坏CD151-整合素α3β1/α6β1复合体，导致内皮细胞黏附稳定性下降，从而影响体内外新生血管形成。最后，应用Western blot 方法检测转染CD151及其突变体后，多个信号分子FAK、p-FAK-925、Rac1/2/3、p-Rac1/cdc42、MLC、p-MLC表达水平以及细胞膜和细胞质中RhoA蛋白的含量，结果示转染CD151后，p-FAK-925、p-Rac1/cdc42蛋白水平明显升高，CD151-AAA突变体细胞膜RhoA及p-MLC表达水平增高，表明CD151可能通过FAK、Rho-GTPase信号通路调控血管形态稳定性。通过本研究，进一步认识了CD151及其关联整合素的独特生物学特性，为指导心血管疾病和其他疾病中血管形态异常的诊疗提供理论基础。