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酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶(acyl-coenzyme A:cholesterol acyltransferase,ACAT)是胆固醇代谢平衡的关键酶之一。至今,已报道哺乳动物中编码ACAT1和ACAT2的两个ACAT基因家族成员。其中,ACAT1基因在人体组织细胞中广泛表达,在动脉粥样硬化病变中起重要作用。炎症因子TNFα是一种促动脉粥样硬化因子,但它对人ACAT1基因表达影响及其机制还不清楚。 首先,通过体外培养细胞、小鼠动物水平等实验研究发现,炎症因子TNFα的效应,不但促进贴壁人血单核细胞和ATRA诱导贴壁的THP-1细胞形成胆固醇酯堆积细胞(CE-laden cell),而且可直接刺激单核细胞,提高其形成脂质或胆固醇酯堆积细胞的潜力。这一前沿性研究发现,可补正充实长期研究已提出的有关动脉粥样硬化早期发生的细胞病变进程,即很可能将细胞病变提前到分化为巨噬细胞之前的单核细胞。同时,实验结果还表明,TNFα的这种促进脂质或胆固醇酯堆积细胞形成的效应,可分别被ACAT抑制剂和NF-κB途径抑制剂所抑制。这提示该效应很可能与ACAT1基因表达和NF-κB途径密切相关,为以后两部分的深入工作提供了直接线索与研究基础。 在上述研究基础上,深入研究TNFα对人单核细胞ACAT1基因的表达影响,结果证实炎症因子TNFα确实显著增强贴壁的人血单核细胞和ATAR诱导贴壁的单核细胞株THP-1的ACAT1基因表达。进而,利用各种细胞因子(还包括M-CSF、GM-CSF、MCP-1、IL-1β、IL-6、IL-10和IFN-γ)和多细胞株的实验结果表明,TNFα对人ACAT1基因表达的增强效应具有细胞因子特异性和单核细胞特异性。同时,还观察到TNFα、IFN-γ和ATAR协同增强人THP-1细胞ACAT1基因表达。值得注意的是,NF-κB途径抑制剂,同样在蛋白和mRNA水平非常显著地抑制TNFα对人ACAT1基因表达的增强效应,这与其抑制TNFα促进脂质堆积细胞形成的结果一致,进一步提示TNFα通过NF-κB途径增强人ACAT1基因表达。 接着,深入探索TNFα增强人单核细胞ACAT1基因表达的分子机制。首先,利用荧光素酶报告基因活性分析实验结果表明,TNFα提高ACAT1基因启动子活性并有细胞特异性,同时这种提高效应还具有细胞膜受体与培养时间依赖性。进而,利用NF-κB途径抑制剂PGA1和PGJ2及转染外源质粒表达抑制蛋白IκBα等实验结果显示,其对TNFα提高ACAT1基因启动子活性效应的抑制,与抑制TNFα增强ACAT1基因表达效应相一致。进一步对ACAT1基因启动子进行一系列的缺失分析,揭示一段22 bp的DNA区域应答TNFα提高ACAT1基因启动子活性效应,且该区域含有一个类似的NF-κB元件序列。随后的EMSA实验证实,这一类似的NF-κB元件序列能与NF-κB家族的p65和p50亚基相结合。最后,对此NF-κB元件序列定点突变的详细分析,肯定了人ACAT1基因启动子上存在一新的NF-κB顺式元件。这些结果表明,TNFα通过NF-κB途径提高人单核细胞ACAT1基因转录活性。 综上所述本论文工作,发现炎症因子TNFα直接刺激单核细胞形成脂质或胆固醇酯堆积细胞,发现人ACAT1基因启动子存在一新的NF-κB顺式元件,并揭示了TNFα通过NF-κB途径增强人单核细胞ACAT1基因表达的分子机制。这些也为深入炎症条件下动脉粥样硬化早期发生发展研究、为相关的心脑血管病变(如冠心病、中风)机理研究等,提供极重要的基础与线索,具有临床应用意义。