组织蛋白酶Cathepsin L/V促进血管内膜新生的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81730013
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    294.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0202.心肌损伤、修复、重构和再生
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Restenosis is the major complication of percutaneous coronary interventions (PCIs). New mechanistic insights of the pathogenesis underlying restenosis are essential for improving clinical outcome in interventional cardiology. A hallmark of restenotic lesion is neointimal hyperplasia (NH), characterized by extensive vascular smooth muscle cell (SMC) proliferation and extracellular matrix deposition. Recent studies including ours demonstrate that sterile inflammation critically contributes to neointimal formation, resulting from the activation of pattern recognition receptors (PRRs) (e.g. toll-like receptors, TLRs). Inasmuch, damage-associated molecular pattern (DAMP) molecules (e.g. high mobility group box-1, HMGB1) can serve as potent stimulators to activate innate immune system...Our latest cell-based screening has identified that saquinavir (SQV), a FDA-approved HIV protease inhibitor, inhibits TLR4 signaling-mediated cytokine release in macrophage. Further high-throughput screening for inhibitory activity of SQV against 58 known human proteases showed that SQV exhibits high selectivity on cathepsin V, one of the 11 cysteine cathepsin family members. Cathepsins are primarily lysosomal proteases that not only function in intracellular protein degradation, but also in extracellular space when secreted. Striking new findings from our preliminary studies indicate that 1) SQV markedly inhibited neointimal formation, 2) neointimal lesion was retarded in mice deficient of Cat L (an analog of human Cat V, with markedly reduced SMC growth, and 3) the activity of mTORC1, a master cell growth signaling molecule, was significantly decreased in parallel. These intriguing findings form the basis for our central hypothesis that Cat L critically promotes neointimal hyperplasia through both extracellular and intracellular cell signaling pathways, converging on extensive SMC growth. The objective of this proposal is to determine the cellular mechanisms by which Cat L promotes neointimal hyperplasia. To test our hypothesis and achieve our objective, we plan to pursue the following 3 specific aims:..Aim 1: To delineate the mechanisms by which intracellular Cat L stimulates SMC growth. Our preliminary studies showed that 1) Cat L expression is dramatically increased in injured artery; 2) Cat L promotes SMC proliferation; and 3) Cat L deficiency in SMC attenuates lysosomal degradation capacity, with decreased mTORC1 activity. Based on these findings, we will pursue the hypothesis that intracellular Cat L stimulates SMC growth through lysosome-centered mTORC1 pathway..Aim 2: To determine how extracellular Cat L signaling pathway contributes to SMC proliferation. Our preliminary studies revealed that 1) both SQV and Cat L KO mice exhibited marked NH reductions; 2) SQV inhibits both TLR4-mediated inflammatory response and the activity of Cat V (an analog of mouse Cat L); 3) Cat L was constitutively secreted into extracellular space; and 4) Cat L interacted with TLR4 receptors. Based on these findings, we hypothesize that Cat L initiates extracellular TLR4 receptors to promote SMC growth..Aim 3: To determine how Cal L affects neointimal lesion development in vivo. Our preliminary studies demonstrate that 1) Cat L KO mice exhibited marked NH reductions; and 2) Cat L interacted with TLR4 receptors. Based on these findings, we will validate whether Cat L activates TLR4 receptor via its MyD88 and/or TRIF signaling pathways, and whether blocking Cat L results in reduced neointimal lesion in vivo...This project, will for the first time, identify key new mechanisms of protease Cat L regulation of neointimal formation, which will uncover a previously unrecognized role of intracellular and extracellular Cat L on restenosis. These findings may enable the design of new therapeutic strategies to combat restenosis. In addition, the implications of this work will likely extend to a variety of other proliferative vascular diseases.
血管再狭窄是影响支架植入术远期疗效的最主要原因。以血管SMCs大量增殖为主要病理特征的内膜新生是血管再狭窄的显著标志。TLR4介导的免疫炎症反应,以及mTORC1调控的细胞生长均可促进SMCs增殖。我们在蛋白酶活性抑制筛选实验中意外发现,沙奎那韦(SQV)作为一种能抑制TLR4信号通路的蛋白酶抑制剂对Cat V(系小鼠Ca L同源物)具有高度选择性。我们预实验显示:1)SQV在抑制Cat L活性的同时延缓野生型小鼠内膜新生;2)Cat L-/-小鼠的内膜新生明显减少,且SMCs增殖显著降低; 3)分泌到细胞外的Cat L能与TLR4相互作用,而TLR4-/-小鼠的内膜新生减少;4)SMCs的Cat L水平与mTORC1活性呈正相关。因此本项目将深入探讨Cat L通过膜上TLR4及胞内mTORC1信号通路促进SMCs增殖从而导致血管内膜新生的机制,为介入术后血管再狭窄的防治提供新的理论依据。

结项摘要

血管再狭窄是影响支架植入术远期疗效的最主要原因。以血管平滑肌细胞大量增殖为主要病理特征的内膜新生是血管再狭窄的显著标志。TLR4介导的免疫炎症反应,以及mTORC1调控的细胞生长均可促进血管平滑肌细胞增殖。我们预实验提示Cathepsin L(Cat L)在血管再狭窄中发挥关键调控作用。本项目深入探讨Cat L通过膜上TLR4及胞内mTORC1信号通路促进血管平滑肌细胞增殖从而导致血管内膜新生的机制。研究发现,敲除Cat L后,血管平滑肌细胞增殖显著减少,同时,Cat L表达和溶酶体中细胞生长和代谢的关键调控因子mTORC1的活性呈正相关;Cat L敲除后原代血管平滑肌细胞中溶酶体降解能力降低。发现TLR4与细胞外Cat L而不是与溶酶体中的Cat L形成蛋白复合物,Cat L 可作为一个接头蛋白在细胞外与TLR4发生相互作用;发现HMGB1通过巨噬细胞中TLR4信号通路促进内膜新生,内源性免疫反应在动脉损伤后导致的炎症及内膜新生过程中发挥关键作用。与对照组相比,颈动脉损伤组小鼠颈动脉内膜新生组织中Cat L 表达升高;高通量测序分析发现,HIV 蛋白酶抑制剂沙奎那韦(SQV)可抑制巨噬细胞中TLR4信号通路介导的炎症因子释放;受到SQV 影响的11 种人组织蛋白酶中,Cat V表现出了高选择性;SQV干预降低颈动脉损伤小鼠Cat L活性,明显抑制动脉损伤后的内膜新生;全身敲除Cat L 也可明显抑制动脉内膜新生。 综上,本项目研究证实:细胞外的Cathepsin L激活TLR4-MyD88/TRIF 信号通路,细胞内的Cathepsin L 正向调节溶酶体mTORC1信号通路,共同促进血管平滑肌细胞增殖从而导致血管内膜新生。这一研究结果将为介入术后血管再狭窄的防治提供重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
R-spondin 3 Inhibits High Glucose-Induced Endothelial Activation Through Leucine-Rich G Protein-Coupled Receptor 4/Wnt/β-catenin Pathway.
R-spondin 3 通过富含亮氨酸的 G 蛋白偶联受体 4/Wnt/β-连环蛋白途径抑制高葡萄糖诱导的内皮激活。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    J Cardiovasc Pharmacol .
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chong Chen;Hang Qu;Fang Liu;Yu Yu;Kun Sun;Alex F Chen
  • 通讯作者:
    Alex F Chen
NRP1 regulates HMGB1 in vascular endothelial cells under high homocysteine condition
高同型半胱氨酸条件下NRP1调控血管内皮细胞HMGB1
  • DOI:
    10.1152/ajpheart.00746.2018
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-HEART AND CIRCULATORY PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Ma, Yeshuo;Zhang, Zhen;Chen, Alex F.
  • 通讯作者:
    Chen, Alex F.
Low-dose nifedipine rescues impaired endothelial progenitor cell-mediated angiogenesis in diabetic mice
低剂量硝苯地平可挽救糖尿病小鼠受损的内皮祖细胞介导的血管生成
  • DOI:
    10.1038/s41401-022-00948-w
  • 发表时间:
    2022-07-26
  • 期刊:
    ACTA PHARMACOLOGICA SINICA
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Peng,Cheng;Yang,Li-jun;Xie,He-hui
  • 通讯作者:
    Xie,He-hui
PhospholipaseCγ1/calcium-dependent membranous localization of Gsdmd-N drives endothelial pyroptosis, contributing to lipopolysaccharide-induced fatal outcome
Gsdmd-N 的磷脂酶Cγ1/钙依赖性膜定位驱动内皮细胞焦亡,导致脂多糖诱导的致命结果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Am J Physiol Heart Circ Physiol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hong Liu;Da Tang;Xiaoyu Zhou;Xiaoping Yang;Alex F Chen
  • 通讯作者:
    Alex F Chen
Atorvastatin Induces Mitochondria-Dependent Ferroptosis via the Modulation of Nrf2-xCT/GPx4 Axis.
阿托伐他汀通过调节 Nrf2-xCT/GPx4 轴诱导线粒体依赖性铁死亡。
  • DOI:
    10.3389/fcell.2022.806081
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zhang Q;Qu H;Chen Y;Luo X;Chen C;Xiao B;Ding X;Zhao P;Lu Y;Chen AF;Yu Y
  • 通讯作者:
    Yu Y

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其他文献

糖尿病伤口愈合的分子机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    铁璐;伊利夏提·肖开提;王宪;陈丰原;李学军
  • 通讯作者:
    李学军
Klotho蛋白与疾病的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国药理学通报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王利苹;姜玉;陈丰原;谢和辉
  • 通讯作者:
    谢和辉

其他文献

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陈丰原的其他基金

血管局部炎症免疫调控网络及干预靶点
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  • 批准年份:
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MicroRNA调控衰老血管新生及血管修复的机制研究
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  • 批准年份:
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    265.0 万元
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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