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动脉粥样硬化,是最常见的严重威胁人类健康的心血管疾病,也是导致心肌梗死和脑卒中的主要原因,目前已发展为全球致死率最高的疾病。动脉粥样硬化的一个重要病理特征就是斑块呈局灶性分布,即尽管所有大动脉血管中的血液成分相同,而病变部位却常发生在动脉血管分岔和弯曲处。而这些部位的血流形式多为方向不一致的湍流或低剪切力的层流,提示血流动力学在动脉粥样硬化形成中起着重要作用。血管内皮激活是动脉粥样硬化的始发环节,内皮细胞感受不同的血流剪切力,产生促炎或抑炎因子,决定了动脉粥样硬化的局灶性分布。近年来研究提示Hippo/YAP(yesassociatedprotein)在内皮激活中扮演着重要角色,但其作用机制尚未完全清楚。因此,本研究的目的在于明确YAP蛋白在血流剪切力介导的内皮激活中的作用,以及YAP在动脉粥样硬化中的具体机制。
Hippo信号通路在调控组织大小上有重要作用,其核心激酶包括Mst1/2和Last1/2,YAP是其重要的下游转录辅因子。在内皮细胞中,层流(laminarshearstress,LSS)通过整合素β3–Gα13–RhoA信号通路,抑制YAP/TAZ的活性,从而减弱促使炎症发生的JNK信号传导和相关炎症基因的表达,减少单核细胞对内皮细胞的粘附。内皮细胞特异性过表达YAP加重ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块的形成。本实验室前期的研究表明湍流(oscillatoryshearstress,OSS)通过诱导整合素alpha5(integrinalpha5,α5)膜转位,促进内皮激活,进而导致动脉粥样硬化的发生。为探究在内皮激活过程中,YAP与α5信号通路的关系。我们使用α5半敲除小鼠(α5+/-)主动脉血管进行免疫荧光染色,发现野生型小鼠主动脉弓小弯侧YAP在内皮细胞核内聚集,而α5+/-小鼠主动脉弓小弯侧的YAP主要分布在胞浆中。在动物实验中,α5抑制肽ATN161可以显著减少ApoE-/-小鼠动脉斑块形成,而ATN161不能抑制内皮细胞过表达YAP小鼠(EC-YAPtgApoE-/-)动脉粥样硬化的进程。主动脉流出道斑块的各项染色也证实这一结论,提示α5是OSS调控YAP的关键上游信号分子。进一步,我们通过湍流和纤连蛋白(fibronectin,FN)激活α5,发现可以诱导YAP持续而强力的在细胞核内聚集,伴随的是YAP丝氨酸磷酸化位点(S127和S397)的降低不明显,而酪氨酸357位点(Y357)磷酸化水平随YAP的激活而持续升高。反之,抑制α5可以降低Y357位点的磷酸化,减少YAP在核内聚集。
由于c-Abl通过磷酸化YAPY357位点增加YAP稳定性,c-Abl在α5激活状态下活性增加。我们猜测α5信号通路中的某些酪氨酸激酶调控了YAP酪氨酸位点的磷酸化。因此,我们使用多种酪氨酸激酶抑制剂干预FN诱导的YAP激活。结果提示,FAK抑制剂PF-573228对p-YAPY357并没有影响;SRCfamilykinase抑制剂SU-6656在一定程度上抑制p-YAPY357;c-Abl抑制剂Imatinib/Nilotinib显著抑制p-YAPY357;SRC/c-Abl双向抑制剂AZD0530/Bosutinib几乎完全抑制p-YAPY357,尤其以bosutinib效果最明显。进一步研究发现,Bosutinib可以显著减弱OSS诱导的YAP激活。同时,我们在ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化易发区和人的斑块血管中检测到内皮层p-c-AblY412和p-YAPY357的高表达。而在动物模型中,Bosutinib减缓西方饮食诱导的或者是左颈总部分结扎术(partialligation,PL)诱导的ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化进程,并降低流出道血管p-c-AblY412和p-YAPY357表达水平或者颈总动脉内皮中VCAM-1和ICAM-1的表达。
综上所述,本研究发现内皮细胞膜蛋白整合素α5通过感受机械力刺激,通过c-Abl/YAP信号通路,介导血管内皮细胞激活,进而促进动脉粥样硬化形成。Bosutinib通过抑制湍流介导的YAP激活,从而可以减缓动脉粥样硬化发展。本研究揭示了YAP在内皮细胞中激活的新机制并为治疗动脉粥样硬化提供了新的治疗策略。
Hippo信号通路在调控组织大小上有重要作用,其核心激酶包括Mst1/2和Last1/2,YAP是其重要的下游转录辅因子。在内皮细胞中,层流(laminarshearstress,LSS)通过整合素β3–Gα13–RhoA信号通路,抑制YAP/TAZ的活性,从而减弱促使炎症发生的JNK信号传导和相关炎症基因的表达,减少单核细胞对内皮细胞的粘附。内皮细胞特异性过表达YAP加重ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块的形成。本实验室前期的研究表明湍流(oscillatoryshearstress,OSS)通过诱导整合素alpha5(integrinalpha5,α5)膜转位,促进内皮激活,进而导致动脉粥样硬化的发生。为探究在内皮激活过程中,YAP与α5信号通路的关系。我们使用α5半敲除小鼠(α5+/-)主动脉血管进行免疫荧光染色,发现野生型小鼠主动脉弓小弯侧YAP在内皮细胞核内聚集,而α5+/-小鼠主动脉弓小弯侧的YAP主要分布在胞浆中。在动物实验中,α5抑制肽ATN161可以显著减少ApoE-/-小鼠动脉斑块形成,而ATN161不能抑制内皮细胞过表达YAP小鼠(EC-YAPtgApoE-/-)动脉粥样硬化的进程。主动脉流出道斑块的各项染色也证实这一结论,提示α5是OSS调控YAP的关键上游信号分子。进一步,我们通过湍流和纤连蛋白(fibronectin,FN)激活α5,发现可以诱导YAP持续而强力的在细胞核内聚集,伴随的是YAP丝氨酸磷酸化位点(S127和S397)的降低不明显,而酪氨酸357位点(Y357)磷酸化水平随YAP的激活而持续升高。反之,抑制α5可以降低Y357位点的磷酸化,减少YAP在核内聚集。
由于c-Abl通过磷酸化YAPY357位点增加YAP稳定性,c-Abl在α5激活状态下活性增加。我们猜测α5信号通路中的某些酪氨酸激酶调控了YAP酪氨酸位点的磷酸化。因此,我们使用多种酪氨酸激酶抑制剂干预FN诱导的YAP激活。结果提示,FAK抑制剂PF-573228对p-YAPY357并没有影响;SRCfamilykinase抑制剂SU-6656在一定程度上抑制p-YAPY357;c-Abl抑制剂Imatinib/Nilotinib显著抑制p-YAPY357;SRC/c-Abl双向抑制剂AZD0530/Bosutinib几乎完全抑制p-YAPY357,尤其以bosutinib效果最明显。进一步研究发现,Bosutinib可以显著减弱OSS诱导的YAP激活。同时,我们在ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化易发区和人的斑块血管中检测到内皮层p-c-AblY412和p-YAPY357的高表达。而在动物模型中,Bosutinib减缓西方饮食诱导的或者是左颈总部分结扎术(partialligation,PL)诱导的ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化进程,并降低流出道血管p-c-AblY412和p-YAPY357表达水平或者颈总动脉内皮中VCAM-1和ICAM-1的表达。
综上所述,本研究发现内皮细胞膜蛋白整合素α5通过感受机械力刺激,通过c-Abl/YAP信号通路,介导血管内皮细胞激活,进而促进动脉粥样硬化形成。Bosutinib通过抑制湍流介导的YAP激活,从而可以减缓动脉粥样硬化发展。本研究揭示了YAP在内皮细胞中激活的新机制并为治疗动脉粥样硬化提供了新的治疗策略。