ROS/ADMA/NOS信号模块在微血管功能障碍中的作用机制

Nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) are key factors that regulate microvascular function. Nitric oxide synthase (NOS) is rich in microvascular endothelial cells. Although smooth muscle cells rarely produce NO they efficiently adjust the intracellular asymmetric dimethyl arginine (ADMA). Our preliminary studies confirmed that synthesis of ADMA is promoted by excessive ROS generated from p22phox overexpressed preglomerular smooth muscle cells (S-p22phox), and intravascular nitric oxide synthase (NOS) activity is reduced most likely by ADMA. .Therefore, we assumed that under oxidative stress, ROS upregulate synthesis of ADMA in renal microvascular smooth muscle cells, which inhibits the NOS activity in the nearby endothelial cells, thereby leading to endothelial dysfunction, vasoconstriction and remodeling. Thus, we use the co-culture of S-p22phox cells and endothelial cells，the angiotensin II perfused mice and the p22phox transgenic mice, proceed mainly with biochemistry, molecular cell biology and glomerular afferent arteriolar perfusion techniques at molecules, cells, microvessels and whole body levels, to systematically investigate the role of ROS/ADMA/NOS signal module in microvascular dysfunction and the associated hypertensive disease.

一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）是影响微血管功能的关键因子，微血管内皮细胞含有足量的NO合成酶（NOS）, 而平滑肌细胞极少产生NO但能有效调节二甲基精氨酸（ADMA）水平。我们的预实验结果证实过度表达p22phox的肾小球前血管平滑肌细胞（S-p22phox ）产生的过量ROS能促进ADMA生成，后者可降低微血管内NOS活性。我们假设：氧化应激时，ROS通过上调平滑肌细胞内ADMA水平来抑制毗邻的内皮细胞NOS活性，进而引起内皮细胞功能障碍，血管过度收缩和管壁重构。为验证假设，我们使用S-p22phox与内皮细胞共同培养、血管紧张素II缓释泵诱导高血压和p22phox转基因小鼠模型，采用生物化学、分子细胞生物学和肾小球入球动脉灌注等技术，从分子、细胞、微血管到整体水平来系统研究ROS/ADMA/NOS信号，阐明ROS/ADMA/NOS模块在微血管功能障碍与高血压病发生发展中的作用机制。

高血压病是引发心血管疾病的主要危险因素。阻力小血管功能失衡及损伤修复引起的血管重构是引起血压异常升高进而导致高血压病的病理基础。研究发现微血管内皮功能障碍和重构伴随着血管和肾脏活性氧（ROS）增多。慢性心血管疾病（CVD）伴随着二甲基精氨酸（ADMA）的升高，可影响后续的慢性肾病（CKD）进展程度。肾小球入球动脉是自动调控肾血流和稳定系统血压的关键阻力小血管。慢性肾病小鼠的入球动脉不能随灌注压升高而有效收缩，进而引起肾气压伤使肾病进行性加重。以微血管功能障碍为病理基础的高血压病严重影响着人类健康。NO和ROS是影响微血管功能的关键因子。本课题使用过度表达p22phox的肾血管平滑肌细胞，血管紧张素II缓释泵诱导高血压小鼠和p22phox转基因小鼠模型，采用肾微小血管平滑肌细胞和内皮细胞共培养，分子细胞生物学技术和肾小球入球动脉灌注技术等，系统研究了ROS/ADMA/NOS信号模块在微血管功能障碍中的作用机制。实验研究结果证明ROS促进蛋白质精氨酸不对称甲基化，生成不对称二甲基精氨酸，降低血管内一氧化氮合成酶（NOS）活性。氧化应激时，微血管平滑肌细胞中过量ROS，增加了细胞内ADMA浓度，下调了内皮细胞NOS活性和NO释放，从而引起血管内皮功能障碍、血管过度收缩。阐明了由p22phox依赖型NADPH氧化酶催生的ROS的O2.-和H2O2相互关系，阐明ROS/ADMA/NOS信号模块在微血管功能障碍与高血压病发生发展中的作用机制，为研究高血压病提供理论和实验依据，为治疗高血压病提供新方向。. 取得了预期的研究成果，顺利完成了基金项目31671193的全部研究计划。四年来，培养了优秀生理学研究人才，取得了好成绩。2017-2020年申请人培养了博士后，博士生和硕士生20余名，申请人发表SCI论文27篇，作为通讯作者或者第一作者并且标注国家自然科学基金项目号（31671193）的论文11篇，平均影响因子5.5分，其中包括Hypertension，Redox Biology，Kidney International都是影响因子大于7分的论文。参加国内国际会议大会发言18次。