肥大细胞nAchRα7受体在尼古丁诱导的动脉粥样硬化斑块不稳定中的作用及机制

Smoking is one of the major risk factors for atherosclerosis. As the major active component in cigarette smoke, nicotine exacerbates the atherosclerotic plaque progress and instability, with unknown mechanism and thus lack of preventive methods. It has been recognized in these years that mast cell activation under different stimuli, with the release of inflammatory mediators and proteases in the granules, is an important contributor to atherogenesis and plaque rupture. Nicotine induces mast cell degranulation in the respiratory tract via nicotine acetylcholine receptors (nAChRs), while it remains unknown for their interaction in the vascular system. Previous work of project applicants showed that mast cell deficient mice are resistant to nicotine induced atherosclerosis, and nAChRα7 receptor expression is highly elevated after the treatment of nicotine in primary cultured mast cells. This project is aiming to reconstitute nAChRα7 receptor deficient mast cells into mast cell deficient mice, and study the effect of mast cell specific deficiency of nAChRα7 receptor in atherosclerotic plaque progress and instability. Furthermore, applicants would like to uncover the signaling pathway of nicotine act on mast cells via nAChRα7 receptor, and identify the major mediators in nicotine induced mast cell degranulation. The results will provide novel theoretical basis to prevent nicotine-induce atherogenesis through regulating mast cell nAChRα7 pathway.

吸烟是动脉粥样硬化的主要危险因素之一。烟草中的主要活性成分——尼古丁可促进动脉粥样硬化斑块进展与不稳定，然而其机制尚未阐明，缺乏有效的干预手段。近年来研究发现，血管壁肥大细胞应激后脱颗粒，释放所含炎性介质与蛋白酶的过程，是动脉粥样硬化斑块进展与破裂的重要机制。尼古丁可通过尼古丁乙酰胆碱受体（nAChR）激活呼吸道肥大细胞，但其对于血管壁肥大细胞的作用尚无报道。项目组前期研究提示肥大细胞缺失小鼠可抵抗尼古丁诱导的动脉粥样硬化，并发现尼古丁处理后肥大细胞表面nAChRα7受体高表达。本项目拟利用双基因敲除动物联合细胞重建手段，特异性敲除小鼠肥大细胞表面nAChRα7受体，研究其在尼古丁致动脉粥样硬化斑块进展与不稳定中的作用，并进一步发现尼古丁通过nAChRα7受体作用于肥大细胞的信号通路和肥大细胞激活释放的关键因子，为通过nAChRα7受体抑制肥大细胞激活预防尼古丁所致提供全新的理论依据。

背景：吸烟是动脉粥样硬化发生发展的独立危险因素。而尼古丁作为烟草中的致瘾性成分，已经被证实能够导致肥大细胞的激活。肥大细胞激活发生脱颗粒反应时，可释放细胞内的各种活性蛋白酶和炎症因子，促进动脉粥样硬化的进展。能否通过给予肥大细胞稳定剂，预防尼古丁诱导的肥大细胞的脱颗粒，进而预防或缓解尼古丁加重的动脉粥样硬化进程，具有重要的临床转化意义。在本课题中，我们发现给予肥大细胞稳定剂能够显著抑制尼古丁诱导的动脉粥样硬化进程，为吸烟和暴露于烟草危害的人群提供预防动脉粥样硬化的新手段。.方法和结果：尼古丁处理能够增加动高脂饲料喂养的Apoe-/-小鼠脉粥样硬化病变面积，同时伴有粥样硬化病变处的巨噬细胞浸润和脂质沉积加重和病变内胶原与平滑肌成分的减少，提示斑块趋于不稳定。而对于肥大细胞缺失的Apoe-/-Kitw-sh/w-sh小鼠能够抵抗这种尼古丁诱导加重粥样硬化的现象。在体外实验中，尼古丁能够激活骨髓来源的肥大细胞（BMMC），而此现象能够被肥大细胞稳定剂色甘酸二钠（DSCG）或非选择性尼古丁乙酰胆碱受体阻断剂美卡拉明所阻断。进一步的研究证实，α7尼古丁乙酰胆碱受体亚单位（nAChRα7受体）是尼古丁活化肥大细胞的靶点。最后我们发现，Apoe-/-Kitw-sh/w-sh小鼠经过由nAChRα7受体缺陷的Apoe-/-小鼠骨髓来源的肥大细胞重建后，再给予尼古丁处理时，成功抑制了动脉粥样硬化的进展，并且改善了斑块的稳定型。分子机制发现，尼古丁通过nAChRα7受体激活肥大细胞，通过JAK/STAT通路影响巨噬细胞功能，从而存进动脉粥样硬化斑块进展与不稳定。.结论：我们的研究证实，尼古丁可通过肥大细胞表面nAChRα7受体激活肥大细胞，加重高胆固醇血症小鼠模型脉粥样硬化进展和促进斑块不稳定，此作用能够被肥大细胞稳定剂和nAChRα7受体特异性抑制剂抑制，这为尼古丁相关动脉粥样硬化的防治提供了一条可能的新策略。