骨形态发生蛋白2（BMP2）调控细胞外基质重构对斑块进展和稳定性的影响及机制研究

Extracellular matrix (ECM) remodeling plays an important role in plaque progression and stabilization. Vascular smooth muscle cells (VSMCs) are major sources of plaque cells secreting ECM, and play an important role in plaque progression, rupture and repair. Bone morphogenetic protein 2 (BMP2) is an efficient bone morphogenetic gene and widely used in bone tissue engineering. Previous studies and our previous work have shown that BMP2 was highly expressed in atherosclerotic plaque tissue and closely related to key genes of ECM remodeling, including matrix metalloproteinase (MMPs/TIMPs) and lysyl oxidase (LOX). However, the exact role of BMP2 in plaque stabilization has not been elucidated, and little research has been reported. Our study hypothesizes that BMP2 might regulate ECM synthesis and degradation and affect plaque stability. Our study will establish and integrate two experimental platforms including in vitro VSMCs culture and in vivo mice models. We study the effect of BMP2 on ECM synthesis and degradation by setting BMP2 high expression models and mice models conditionally lacking VSMCs Bmp2, and further explore the role of BMP2 in plaque stability. We mainly study the role of BMP-2 in regulating MMPs/TIMPs and LOX by possible signal transduction mechanisms. The aim of our study is to explore possible mechanisms of plaque rupture and provide new warning indicators and intervention targets for coronary heart diseases.

细胞外基质（ECM）重构在斑块进展和失稳定中至关重要，血管平滑肌细胞（VSMCs）在斑块进展、破裂及修复重构中发挥关键作用，是斑块ECM主要细胞源。骨形态发生蛋白2（BMP2）是一种高效的骨诱导形成基因，在骨组织工程应用广泛，但在斑块进展和重构作用及调节机制鲜有研究。我们前期工作表明：BMP2在斑块及损伤动脉壁高表达，可诱导VSMCs表型转变，且与ECM重构的关键基因基质金属蛋白酶/抑制物（MMPs/TIMPs）和赖氨酰氧化酶(LOX)的表达调控密切相关。我们假说：BMP2可调控VSMCS 介导的ECM重构影响斑块重构进展。本课题拟建立和整合动物模型、VSMCs细胞层面两平台，通过VSMCs特异性BMP2缺失和高表达技术两方面研究BMP2对ECM重构的影响及其在斑块进展中作用，主要通过研究BMP2对MMPs/TIMPs及LOX调控的信号转导通路探讨其作用机制，为冠心病防治提供新的干预靶点。

细胞外基质(ECM)重构在动脉粥样硬化斑块进展和失稳定中至关重要。作为斑块ECM的主要来源细胞，血管平滑肌细胞(VSMCs)的增值、迁移表型对斑块进展和重构修复也有重要作用。骨形态发生蛋白2(BMP-2)是一种高效的骨诱导形成基因，在骨组织工程中应用广泛，然而BMP-2对斑块进展的作用及调节机制却鲜有人研究。因此，我们提出假说：BMP-2通过调控VSMCs的增值、迁移表型及VSMCs介导的ECM重构影响斑块进展。我们建立并整合了临床数据、动物模型和VSMCs细胞模型来探究BMP-2在粥样斑块进展中的分子学作用。我们通过对VSMCs特异性BMP-2的敲减和过表达，探究了BMP-2对VSMCs及其介导的ECM重构的调控作用并探讨了其对斑块进展的作用，并且进一步通过研究BMP-2对MMPs及其相关的信号转导通路的调控作用探讨其干预ECM重构及斑块进展的分子作用机制。我们的临床研究发现：冠心病及支架术后再狭窄患者血浆BMP-2水平增高并且与基质金属蛋白酶(MMP-2)水平正相关，并且在斑块组织中也有同样的发现。在进一步研究中我们发现：在体外缺氧和体内人工缺氧模拟动脉粥样硬化中，BMP-2均表现出促进VSMCs细胞膜表面CD44分子和胞内F-肌动蛋白(F-actin)的富集并促进MMP-2分泌。为进一步探究其分子学机制，我们使用了荧光免疫染色、免疫杂交和流式细胞分析技术来研究BMP-2、CD44和MMP-2之间的关系。我们发现缺氧诱导的VSMCs中肌动蛋白细胞骨架表达减少，而BMP-2可抑制F-actin的断裂，显著改善由缺氧导致的VSMCs增殖能力的降低。F-actin在细胞内的聚集依赖于细胞表面整合膜蛋白CD44和BMP-2增强的黏着斑蛋白(Vinculin)之间的相互作用，通过MMP-2的血色素样C端结构域(PEX)竞争性抑制actin/CD44的连接，我们发现在缺氧环境中BMP-2可以通过F-actin/CD44/MMP-2分子通路介导VSMCs的迁移和增殖和ECM重构，从而促进动脉粥样硬化斑块的进展。我们的这些研究结果探究了BMP-2在粥样硬化斑块进展中通过调节VSMCs表型转化及其介导的ECM重构的分子机制，揭示了BMP-2及Actin/CD44/MMP-2在斑块发生和进展中的潜在价值，为研究斑块的发生和发展提供新的思路，为冠心病诊疗提供了新的预警指标和干预靶点。