Drp1在内皮细胞衰老及血管老化中的作用机制研究

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心血管事件发病率随着年龄增长而急速增加,提示衰老是各种心血管疾病尤其是心肌梗死、心衰、动脉粥样硬化、高血压、中风等的一个重要危险因素。内皮细胞作为血管的第一道屏障,在维持血管稳态中发挥关键性作用。内皮功能紊乱通常是指内皮功能特征改变或其功能部分缺失,包括内皮细胞形态学改变,内皮依赖性血管舒张功能下降,以致内皮从抗炎状态转变为促炎状态,从抗凝状态转变为促凝血状态。越来越多的证据表明内皮细胞衰老可能在内皮功能紊乱及年龄相关的心血管疾病病理过程中发挥重要作用。线粒体是细胞内高度动态变化的细胞器,其在细胞内运动、融合、分裂并形成动态平衡的网状结构。线粒体融合与分裂的平衡维持着活细胞中线粒体的形态以及正常的线粒体功能和细胞功能。近期研究表明线粒体动态平衡影响了内皮细胞的功能,但其具体机制尚不明确,我们研究发现内皮细胞衰老伴随线粒体分裂蛋白Drp1下降,而Drp1作为线粒体融合分裂不可或缺的蛋白是否在内皮细胞衰老过程中发挥了重要作用?  目的:  1、探讨Drp1在内皮功能及血管老化中的作用。  2、探讨Drp1调节内皮功能及衰老的具体机制。  方法与结果:  我们分离并建立了原代人脐静脉来源的内皮细胞(HUVEC)复制性衰老模型,并以正常自然衰老的大鼠(22个月)为动物水平衰老模型。利用Western blot检测到Drp1在衰老内皮细胞表达显著下降,并伴随着线粒体延长以及内皮功能紊乱。此外使用mCherry-GFP-LC3双荧光自噬指示体系监测自噬流,发现衰老内皮细胞自噬小体发生累积,自噬活性下降。对内皮细胞成管能力及迁移活性的检测,我们发现在倍增次数大于40的内皮细胞中过表达Drp1可以降低线粒体活性氧的产生,增强自噬活性,从而改善内皮细胞功能。进一步的我们在倍增次数小于10的内皮细胞中进行Drp1基因干扰或功能抑制能明显抑制内皮细胞成管能力及迁移活性,引起活性氧升高和自噬活性下降。为了探索Drp1调控内皮细胞衰老的可能机制,我们研究了Drp1对自噬活性的调控,发现细胞自噬水平和内皮细胞功能在过表达Drp1内皮细胞中同时加以活性氧清除剂后没有显著变化,说明了活性氧参与了Drp1基因对自噬活性的调控,从而影响了内皮细胞的衰老及功能。利用En face染色,我们在年老大鼠胸主动脉内膜中也发现Drp1表达量和自噬水平明显降低。最后我们在体进行血管内膜特异性干扰Drp1基因后,自噬流受阻,血管内皮细胞成管能力显著下降。  结论:  本研究发现Drp1下调通过调控细胞内线粒体活性氧及自噬水平,导致线粒体分裂抑制,促进了内皮细胞衰老和功能紊乱,提示线粒体融合分裂动态平衡在内皮功能及血管老化中起了重要作用。
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