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目前心血管疾病的危险因素(如肥胖,应激,老化等)水平持续升高,全世界下肢缺血性疾病的发病率逐年上升。寻找下肢缺血性血管疾病的治疗靶点、明确其作用机制、开发有效而安全的治疗方法成为亟需解决的难题。缺血性血管再生过程可能有多个蛋白酶直接或间接地参与蛋白水解过程,其中也包括组织蛋白酶K(cathepsins K,CatK)。CatK是人体主要的弹性蛋白酶和胶原蛋白酶,主要分布于心血管细胞和炎症细胞内,参与斑块破裂、血栓形成、钙化等过程,在动脉硬化性血管疾病的发生、发展中起着重要作用。然而,CatK在缺血性血管再生过程中的作用及其机制方面仍缺乏实验依据。最新研究报告,包括catK在内的组织蛋白酶不仅在细胞质的细胞器(溶酶体、细胞核等)内发挥作用,在细胞膜内外均显示出蛋白酶活性。Notch信号通路是在进化中高度保守的信号通路,其在动静脉分化以及器官形成等过程中发挥着重要作用。本研究利用CatK基因缺陷小鼠下肢缺血性血管再生模型及缺氧应激暴露的内皮细胞模型,探讨CatK通过Notch1活化及其Notch1-VEGF/VEGFR2信息传导通路调节血管再生的作用机制。结果显示,CatK基因缺陷型小鼠缺血下肢血流恢复程度及毛细血管密度明显弱于野生型,同时发现缺血组织中cleaved Notch1(c-Notch1-)、Hes1、VEGF、Flt1、Akt磷酸化等表达显著降低。药理学方法或基因沉默(siCatK)法抑制内皮细胞的CatK基因表达显著减弱内皮细胞的增殖、迁移能力;利用骨髓移植法、流式细胞术等实验技术发现CatK调节内皮祖细胞的动员、归巢能力影响血管形成过程。同样CatK调节内皮细胞及内皮祖细胞的作用伴随c-Notch1-及血管再生相关的信号蛋白表达减弱。以上结果表明,CatK可能激活Notch1,调节血管再生相关的信号蛋白,进而调控内皮细胞/内皮祖细胞生物学行为(迁移、粘附和增殖等功能),影响缺血性血管再生过程。提示CatK激活Notch1及其相关信号通路可能是机体调控缺血缺氧诱导血管再生能力的新的分子靶点及信息通路,可将为下肢缺血性血管疾病的细胞治疗研究提供理论基础。