血管平滑肌细胞线粒体适度解耦联特征及线粒体解耦联剂抑制血管内膜增生的作用及机制

Vascular intimal hyperplasia is the primary cause of restenosis after angioplasty, and inhibiting intimal hyperplasia and postoperative restenosis has always been the focus in this field. Inhibition of STAT3 pathway or activation of AMPK pathway show inhibitory effect on vascular intimal hyperplasia. Our previous work found that mitochondrial uncouplers CCCP, FCCP, and niclosamide inhibited STAT3 and activated AMPK in vascular smooth muscle cells, and niclosamide inhibited vascular smooth muscle cell proliferation. Mild mitochondrial uncoupling has pharmacological effects, but excessive mitochondrial uncoupling is cytotoxic. Therefore, we put forward the project: the characterization of mild mitochondrial uncoupling of vascular smooth muscle cells and the effects and mechanism of vascular intimal hyperplasia inhibition by chemical mitochondrial uncouplers. Firstly, the aim of the project is to elucidate the key factors determining the mild and excessive mitochondrial uncoupling in vascular smooth muscle cells, then to elucidate the mechanism of mitochondrial uncoupler-induced inhibition of STAT3 activity in vascular smooth muscle cells, and assure the effect of mitochondrial uncouplers on vascular intimal hyperplasia and the related pharmacological properties of mild mitochondrial uncoupling. It is well known that mitochondrial uncouplers improve the symptoms of diabetes and hyperlipidemia, if the present project prove that mitochondrial uncouplers inhibit vascular intimal hyperplasia, the chemical mitochondrial uncouplers would be a type of multiple benefit drugs in cardiovascular medicine.

血管内膜增生是血管术后再狭窄的原因，抑制血管内膜增生及术后再狭窄一直是本领域的重要课题。抑制STAT3或激活AMPK均具有抑制血管内膜增生的作用。我们前期发现线粒体解耦联剂CCCP，FCCP和氯硝柳胺抑制血管平滑肌细胞STAT3活性、激活AMPK，且氯硝柳胺可抑制血管平滑肌细胞增殖；线粒体适度解耦联具有药理学意义，而过度解耦联具有细胞毒性。本项目提出研究血管平滑肌细胞线粒体适度解耦联特征及线粒体解耦联剂抑制血管内膜增生的作用及机制。本课题将首先阐明决定血管平滑肌细胞适度和过度线粒体解耦联作用的关键因素，进而阐明线粒体解耦联剂抑制血管平滑肌细胞STAT3活性的机制、确定解耦联剂抑制血管内膜增生的作用及其相关的适度线粒体解耦联作用特征。线粒体解耦联剂具有改善糖尿病、高脂血症的作用，如果本课题证明线粒体解耦联剂抑制血管内膜增生，那么化学线粒体解耦联剂将成为潜在的多效应心血管系统药物。

线粒体适度解耦联可以改善糖尿病、脂代谢紊乱，抑制缺血再灌注损伤，但线粒体适度解偶联的药理学特征尚待阐明；我们前期发现线粒体解偶联剂可激活血管平滑肌细胞AMPK、抑制STAT3活性，而激活血管平滑肌细胞AMPK和抑制STAT3活性可抑制血管内膜增生，因此本课题目标：阐明适度线粒体解耦联作用的关键特征，确定解耦联剂氯硝柳胺抑制血管内膜增生的作用及机制。本课题主要研究内容：（1）采用niclosamide, FCCP, BAM15三种具有不同化学结构的解偶联剂，对线粒体解偶联剂的心肌细胞适度解偶联药理学特征进行鉴定；（2）基于适度线粒体解偶联过程中STAT3的分子机制，进一步研究心肌细胞和成纤维细胞线粒体功能的差别及其STAT3机制；（3）研究解偶联剂氯硝柳胺对血管平滑肌细胞增殖、迁移和大鼠颈动脉血管内膜增生的作用。本课题主要发现：（1） 氯硝柳胺抑制血管平滑肌细胞增殖和迁移，减轻球囊损伤诱导的大鼠颈动脉内膜增生，其机制主要通过抑制血管平滑肌细胞STAT3信号。（2）线粒体解偶联剂对心肌细胞STAT3信号和ATP生成具有双向作用，小剂量激活心肌细胞STAT3信号、增加ATP生成，而大剂量产生相反作用；其机制在于线粒体解偶联剂增加心肌细胞线粒体ROS，而ROS量的阈值决定了线粒体解偶联剂的心肌细胞双向药理学作用；粒体解偶联剂的心肌适度解偶联作用表现为激活心肌细胞STAT3和增加ATP生成；（3）心肌细胞和心脏成纤维细胞在线粒体受抑制的状态下，细胞反应性存在显著差异。心肌细胞和心脏成纤维细胞对线粒体抑制敏感性的不同决定了细胞命运，而STAT3这一信号分子在其中起到关键的调节作用。本课题阐明了适度线粒体解耦联作用的药理学特征，并提出线粒体解偶联剂可能是一类抑制血管内膜增生的新型药物。