AAA治療新靶點(diǎn) ‖ 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院陳敬洲教授團(tuán)隊(duì)首次揭示LH1在AAA治療中的作用機(jī)制
AAA治療新靶點(diǎn) ‖ 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院陳敬洲教授團(tuán)隊(duì)首次揭示LH1在AAA治療中的作用機(jī)制
近日，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院陳敬洲教授團(tuán)隊(duì)在《Theranostics》上發(fā)表了題為“Lysyl hydroxylase 1 (LH1) deficiency promotes angiotensin II (Ang II)–induced dissecting abdominal aortic aneurysm”的研究成果，文章揭示了賴氨酸羥化酶1（LH1）在夾層型腹主動(dòng)脈瘤（AAA）中的作用——LH1缺失導(dǎo)致血小板反應(yīng)蛋白1（Thbs1）上調(diào)進(jìn)而引發(fā)促炎反應(yīng)、增加基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）活性及嚴(yán)重的血管平滑肌細(xì)胞（VSMCs）凋亡，最終導(dǎo)致夾層型AAA的形成。此外，研究人員還證實(shí)基于腺相關(guān)病毒的基因治療恢復(fù)LH1的表達(dá)可有效減輕夾層型AAA的發(fā)生率及破裂率，保護(hù)腹主動(dòng)脈結(jié)構(gòu)及功能。該研究為L(zhǎng)H1在夾層型AAA中的關(guān)鍵作用提供了新的見解，提示LH1可能成為夾層型AAA治療的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。
LH1在AAA治療中的作用及機(jī)制
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維真生物AAV病毒產(chǎn)品為本研究助力！
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病毒產(chǎn)品
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AAV9-LH1-P2A-GFP & AAV9-GFP
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病毒劑量
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2*10E11VG/mice
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注射體積
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200μl
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注射方式
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腹腔注射
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研究背景
腹主動(dòng)脈瘤（AAA）是發(fā)生在主動(dòng)脈壁內(nèi)的與年齡相關(guān)的血管疾病，如不及時(shí)治療，將導(dǎo)致腹主動(dòng)脈的瘤樣擴(kuò)張，并發(fā)展為危及生命的主動(dòng)脈破裂。探究導(dǎo)致AAA血管病變的分子和細(xì)胞機(jī)制，將為新治療方法的發(fā)展提供新的見解。已知細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白的進(jìn)行性破壞，特別是早期彈性蛋白碎裂后膠原纖維組織異常，是導(dǎo)致夾層型AAA發(fā)病的關(guān)鍵，而賴氨酸羥化酶1（LH1）是I/III型膠原分子間交聯(lián)和穩(wěn)定所必需的。然而，LH1在夾層型AAA中的作用尚不明確。
研究思路
首先，本研究構(gòu)建了LH1缺失（Plod1?/?）的小鼠模型，并通過Ang II給藥誘導(dǎo)夾層型AAA小鼠模型，發(fā)現(xiàn)LH1缺失可加重Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA的發(fā)生。接著，利用全轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)LH1缺失導(dǎo)致主動(dòng)脈中血小板反應(yīng)蛋白1表達(dá)顯著升高，使用TAX2多肽靶向血小板反應(yīng)蛋白1可強(qiáng)烈抑制促炎過程、MMP活性和VSMCs凋亡，降低夾層型AAA的發(fā)生率。最后，利用AAV載體恢復(fù)了Plod1?/?小鼠中LH1蛋白的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)LH1的表達(dá)恢復(fù)可以促使血小板反應(yīng)蛋白1的表達(dá)水平降低，并減輕夾層型AAA的形成。此外，在臨床AAA患者標(biāo)本中也一致發(fā)現(xiàn)LH1表達(dá)的降低與血小板反應(yīng)蛋白1水平升高相關(guān)。
部分研究成果分享
1、LH1缺失可加重Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA
為研究LH1在AAA發(fā)病機(jī)制中的作用，研究人員構(gòu)建了LH1缺失（Plod1?/?）小鼠，并通過給予WT和Plod1?/?小鼠血管緊張素II（Ang II），誘導(dǎo)夾層型AAA小鼠模型。對(duì)主動(dòng)脈進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組小鼠相比，LH1缺失的小鼠夾層型AAA的發(fā)生率和破裂率均顯著升高，且其腹主動(dòng)脈直徑也逐漸增大，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Plod1?/?小鼠主動(dòng)脈硬度顯著升高而擴(kuò)張度明顯降低。此外，Ang II給藥后，WT小鼠腹主動(dòng)脈LH1蛋白水平顯著升高，由此猜測(cè)LH1的缺乏增加了夾層AAA發(fā)生和破裂率。研究表明，高血壓是AAA的一個(gè)發(fā)病因素，而血壓測(cè)量結(jié)果表明LH1的缺失并未影響小鼠的血壓變化。總的來說，以上數(shù)據(jù)表明LH1缺失加重了Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA，但不改變高血壓反應(yīng)。
圖1. LH1缺失可加重Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA
2、LH1缺失增加了Ang II給藥對(duì)主動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)損傷
通過對(duì)Plod1?/?小鼠腹主動(dòng)脈的多方面觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)Ang II給藥后，Plod1?/?小鼠腹主動(dòng)脈擴(kuò)張?jiān)黾?，出現(xiàn)主動(dòng)脈夾層；彈性蛋白層碎片增加；外膜膠原沉積過多，主動(dòng)脈纖維化加重。透射電子顯微鏡檢查也證實(shí)Plod1?/?小鼠主動(dòng)脈膠原纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生異常。這些數(shù)據(jù)表明LH1缺失增加了Ang II給藥對(duì)主動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)性損傷，導(dǎo)致夾層型AAA的形成。
圖2. LH1缺失增加了Ang II給藥對(duì)主動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)損傷
3、LH1缺失加速促炎過程、增加MMP活性并誘導(dǎo)了VSMC凋亡
通過對(duì)Ang II處理的WT鼠和Plod1?/?鼠腹主動(dòng)脈組織的RNA測(cè)序以及對(duì)DEGs分析，研究人員發(fā)現(xiàn)DEGs涉及金屬肽酶、炎癥反應(yīng)及細(xì)胞粘附和血管相關(guān)平滑肌細(xì)胞凋亡調(diào)控因子等多個(gè)類別，提示夾層型AAA機(jī)制可能涉及促炎、MMP激活和VSMC凋亡過程。免疫熒光染色顯示Ang II給藥后，Plod1?/?小鼠主動(dòng)脈中巨噬細(xì)胞聚集程度明顯增大，促炎因子表達(dá)水平升高。使用明膠酶譜法評(píng)估MMP的活性，發(fā)現(xiàn)Plod1?/?小鼠腹主動(dòng)脈中MMP活性增加。此外，由MMP介導(dǎo)的VSMC凋亡程度也明顯增加。這些數(shù)據(jù)表明LH1的缺失可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生，激活MMP的活性并能促進(jìn)腹主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞的凋亡。
圖3. LH1缺失加速促炎過程、增加MMP活性并誘導(dǎo)了VSMC凋亡
4、血小板反應(yīng)蛋白1是LH1缺失后夾層型AAA發(fā)病的關(guān)鍵介質(zhì)
通過對(duì)促炎過程、MMP活性和VSMC凋亡的信號(hào)通路靶向研究，研究人員發(fā)現(xiàn)Ang II給藥后Plod1?/?小鼠中血小板反應(yīng)蛋白1（Thbs1）表達(dá)顯著升高。使用TAX2多肽處理后，Plod1?/?小鼠中夾層AAA的發(fā)生率及破裂率均顯著降低，彈性蛋白碎裂和外膜膠原沉積也相應(yīng)減少。此外，TAX2處理還減弱了Plod1?/?小鼠的主動(dòng)脈巨噬細(xì)胞的積聚，抑制了MMP活性和VSMC凋亡。這些結(jié)果表明，LH1缺失后夾層AAA的發(fā)病機(jī)制可能主要由Thbs1介導(dǎo)。
圖4. 血小板反應(yīng)蛋白1是LH1缺失后夾層型AAA發(fā)病的關(guān)鍵介質(zhì)
5、LH1的表達(dá)恢復(fù)可使Plod1?/?小鼠中 Ang II 誘導(dǎo)的夾層型AAA形成受阻
為了進(jìn)一步闡明LH1是否在抑制夾層型 AAA 形成中發(fā)揮作用，研究者將攜帶LH1的AAV載體通過腹腔注射入Plod1?/?小鼠中，3周后檢測(cè)LH1表達(dá)發(fā)現(xiàn)，注射AAV-LH1的Plod1?/?小鼠腹主動(dòng)脈中LH1表達(dá)得到顯著恢復(fù)，且Ang II給藥14天后血小板反應(yīng)蛋白1的水平顯著降低，表明LH1可能作為血小板反應(yīng)蛋白1的負(fù)調(diào)控因子發(fā)揮作用。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)AAV-LH1的治療顯著抑制了Ang II給藥后夾層AAA的形成和破裂，同時(shí)減少了彈性蛋白的斷裂和外膜膠原沉積，并使膠原纖維結(jié)構(gòu)恢復(fù)正?；?。綜上，通過AAV載體恢復(fù)Plod1?/?小鼠中LH1的表達(dá)，極大地降低了Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA的發(fā)生和破裂，并有效保護(hù)了主動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)和功能。
圖5. AAV-LH1治療可防止Ang II誘導(dǎo)的Plod1?/?小鼠夾層型AAA的發(fā)生
小結(jié)
綜上所述，本研究首次揭示了LH1在Ang II誘導(dǎo)的夾層型AAA中的作用機(jī)制。LH1的缺失導(dǎo)致血小板反應(yīng)蛋白1表達(dá)增加，觸發(fā)促炎過程，導(dǎo)致MMP 活性增加和嚴(yán)重的VSMCs 凋亡，誘導(dǎo)夾層型AAA的發(fā)生。通過AAV介導(dǎo)的體內(nèi)基因治療恢復(fù)LH1的表達(dá)，可以有效降低夾層型AAA的發(fā)生及破裂率。本研究提出LH1/血小板反應(yīng)蛋白1可能是AAA疾病新的潛在治療靶點(diǎn)，為開辟AAA疾病治療方法提供了新的思路。
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