CXCR7和PGE2在缺血性心脏疾病中的作用与机制研究
第一部分内皮趋化因子受体CXCR7在动脉粥样硬化中的作用研究 背景 全基因组关联研究表明，CXCL12基因位点(编码趋化因子CXCL12)与冠状动脉疾病和心肌梗塞相关。CXCL12有两个受体:经典的CXCR4和较新发现的CXCR7。已有研究显示CXCR4调控心肌梗塞和动脉粥样硬化，然而CXCR7在心血管疾病中的功能不清。我们前期研究发现人及小鼠受损动脉血管内皮表达CXCR7，内皮细胞(EC)CXCR7介导机械损伤诱导的血管重构和心肌梗塞后的心脏重构。本研究的目的是确定内皮CXCR7在动脉粥样硬化中的作用。 方法 将内皮细胞Cxcr7条件敲除(Cxcr7f/fCdh5CreERT2+:Cxcr7f/f同时携带内皮细胞特异启动子Cdh5驱动的CreERT2，简写:cKO)小鼠与低密度脂蛋白受体(Ldlr)敲除小鼠杂交，获得Cxcr7f/fCdh5CreERT2+Ldlr-/-(简写:cKOLdlr-/-)和同窝对照Cxcr7f/fCdh5CreERT2-Ldlr-/-(简写:CtlLdlr-/-)小鼠。经他莫昔芬诱导，获得内皮特异性Cxcr7缺失的脂代谢缺陷小鼠，然后分别用8周和16周的高脂饮食诱导动脉粥样硬化。机制方面，采用脂质摄取实验和血脂水平检测研究内皮Cxcr7敲除对脂代谢的影响。血球计数仪检测外周血中的白细胞数目。免疫荧光检测动脉粥样硬化斑块中炎症细胞的浸润情况。荧光显微镜下观察高脂喂养后血管中白细胞滚动、黏附情况。给予野生型小鼠CXCR7拮抗剂CCX771，检测循环中CXCL12水平和体内白细胞滚动、黏附情况。此外，采用颈动脉部分结扎限流，并给予4周的高脂饮食，诱导快速的动脉粥样硬化形成。 结果 内皮细胞Cxcr7特异性敲除显著减少了高脂饮食诱导的主动脉动脉粥样硬化斑块的形成，减少了斑块部位巨噬细胞的浸润，增加了血液中白细胞数目和血浆中CXCL12水平。内皮Cxcr7敲除不影响脂肪组织对胆固醇的摄取。活体成像观察显示，内皮Cxcr7敲除显著减少了体内白细胞在血管内皮的滚动或黏附。外源性CXCL12能够增加小鼠外周血中的白细胞数目，而给予CXCR7的拮抗剂CCX771会导致循环中的CXCL12水平升高，抑制炎症细胞黏附。进一步应用颈总动脉限流4周诱导动脉粥样硬化模型，发现内皮Cxcr7敲除显著降低颈总动脉斑块形成。 结论 敲除内皮Cxcr7不影响脂代谢，通过升高循环中的CXCL12，减少炎症细胞与血管内皮的相互作用，抑制动脉粥样硬化形成。靶向干预内皮CXCR7具有防治动脉粥样硬化的潜在应用价值。 关键词:内皮;CXCR7;CXCL12;动脉粥样硬化;炎症 第二部分前列腺素E合成与内皮EP4受体激活抑制心肌缺血再灌注损伤 背景 心血管疾病在世界范围内具有较高的发病率和死亡率。在各类心血管疾病中，心肌梗塞是导致心力衰竭的一个主要原因。采用抗血栓或机械的方法使血流再灌注以疏通堵塞的血管，是挽救缺血心肌的有效治疗手段，然而，再灌注本身也会对缺血心肌造成损伤，即心肌缺血再灌注(MI/R)损伤。MI/R损伤抑制了心肌梗塞病人再灌注治疗的有效性，是造成心衰的决定因素。 非选择性地抑制环氧合酶(COX)-1和COX-2的传统非甾体类抗炎药(NSAIDs)，以及COX-2选择性抑制剂，能够抑制前列腺素(PG)的生物合成，在临床上具有广泛的应用。但许多临床研究表明，它们的使用增加了心血管不良事件尤其是心衰的风险。作为COX-2的替代性靶标，PGE2主要合成酶，即微粒体前列腺素合酶(mPGES)-1的抑制剂在血栓、血管再狭窄等心血管不良事件中体现出优越性，但mPGES-1及其合成的PGE2在MI/R损伤中的作用还不清楚。研究表明PGE2受体EP4参与了MI/R损伤的调节，但其具体的作用机制尚不明确。 方法 采用心肌缺血30分钟，再灌注24小时的动物模型，研究了Cox-1，Cox-2，mPges-1，内皮Ep4敲除及药理学干预在小鼠MI/R损伤中的作用。质谱-液相色谱联用检测MI/R后血浆及尿中前列腺素代谢产物的含量。采用激光多普勒对在体心肌缺血及再灌注前后心脏微循环血流进行实时的监测。荧光显微镜下检测股动脉I/R后下游小动脉的扩张程度。离体血管张力实验检测血管舒张功能。在体观察I/R后股动脉中白细胞滚动、黏附情况。免疫荧光及流式细胞术检测MI/R后炎症细胞的浸润情况。 结果 Cox-1敲除减少了MI/R后PGE2的生物合成，增加了心梗面积，而Cox-2敲除则对MI/R损伤无明显影响。敲除mPges-1也抑制了PGE2，增加了炎症细胞在损伤心肌中的浸润，加剧了MI/R损伤。激光多普勒监测发现，敲除mPges-1损害了缺血心肌再灌注后的心脏微循环，而不影响基础血流。一致的是，敲除mPges-1显著抑制了其与EP4受体共同介导的在体I/R和离体乙酰胆碱诱导的小动脉扩张应答。且mPGES-1来源的PGE2通过与其受体EP4相互作用，抑制了体外白细胞在内皮细胞的黏附及在体I/R后白细胞在血管中的黏附。内皮Ep4特异性敲除损害了MI/R后的微循环灌注，加剧了心肌损伤。相反，给予PGE的类似物，米索前列醇，减少了炎症细胞的浸润，提高了微循环，保护了心功能，抑制了MI/R损伤。 结论 COX-1/mPGES-1来源的PGE2通过作用于其内皮EP4受体，促进I/R后的微血管扩张，抑制了白细胞-内皮细胞相互作用，保护了微循环，从而对抗MI/R损伤，对心肌起保护作用。mPGES-1是一个关键的微循环保护分子，内皮EP4激动剂和PGE类似物如米索前列醇则可能作为抑制MI/R损伤的有效治疗剂。
缺血性心脏疾病;内皮趋化因子受体;CXCL12基因位点;心脏重构;分子机制
中国医学科学院北京协和医学院
博士
药理学
王淼
2020
中文
R541
2021-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）