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CD36介导的calpain-1/线粒体ROS通路在NLRP3炎性小体活化和动脉粥样硬化中的作用研究
CD36介导的calpain-1/线粒体ROS通路在NLRP3炎性小体活化和动脉粥样硬化中的作用研究
| 成果信息 |
| 项目年度编号： |
2600140705 |
| 限制使用： |
国内 |
| 省市： |
甘肃 |
| 中图分类号： |
R543.5 |
| 成果类别： |
基础研究 |
| 成果公布年份： |
2025 |
| 关键词： |
动脉粥样硬化
血管阻塞性疾病
药物治疗
|
| 成果简介： |
①课题来源与研究背景：(1)课题来源：国家自然科学基金(81960673)。
(2)研究背景：动脉粥样硬化(Atherosclerosis，AS)是以血管脂质沉积为主要病理特征的血管阻塞性疾病，是心脑血管疾病的主要危险因素。对AS的认识和防治虽然已经取得了很大进展，但仍是威胁人类健康和生存的最重要疾病之一。AS的发生、发展是一个复杂的病理生理过程。关于AS发病机制的理论有多种学说，包括脂源性学说、氧化应激学说和慢性炎症学说等，但其确切的分子机制还远没有阐明，这就限制了针对特定发病机制和分子靶位的抗AS药物研究开发。
Calpain属于钙依赖性的半胱氨酸蛋白水解酶家族，据文献报道，calpain-1在AS发生和发展中具有重要意义。前期研究发现，calpain-1特异性抑制剂CAI能够减轻大鼠AS斑块面积。并且ApoE KO小鼠在形成AS的同时，血管中calpain-1活性和蛋白表达升高，而辛伐他汀在不降低血脂的剂量下通过降低calpain-1活性和蛋白表达而减轻ApoE小鼠AS形成。CD36基因缺失的ApoE KO小鼠AS斑块面积明显减少。体外研究发现，oxLDL能够显著上调巨噬细胞CD36基因和蛋白表达水平，并且能够增加细胞钙离子内流。oxLDL在提高泡沫细胞CD36表达的同时，还能够增加calpain-1活性和蛋白表达。大量研究表明，AS是一种慢性炎症性疾病。AS炎性反应中涉及多种炎性因子及炎性小体，其中NLRP3炎性小体是研究最多、最具代表性的炎性小体。临床研究发现，NLRP3在冠状动脉AS患者中表达增加，是冠状动脉疾病的独立危险因素。在颈动脉AS患者中，NLRP3炎性小体信号分子caspase-1、IL-1β和IL-18表达显著增加，是AS斑块不稳定性的主要危险因素。该研究将从CD36/[Ca<sup>2+</sup>]信号通路介导oxLDL激活calpain-1，进而调控NLRP3炎性小体活化新角度揭示calpain-1参与AS的上下游信号通路，将为把calpain-1作为药物分子靶标开发防治AS新药提供实验依据。
②研究目的与意义：利用ApoE基因敲除(ApoE KO)小鼠、CD36基因敲除(CD36 KO)小鼠、calpain-1基因敲除(calpain-1 KO)、和ApoE/calpain-1双基因敲除(ApoE/calpain-1 DKO)小鼠及其相应的腹腔巨噬细胞，分别建立体内AS模型和体外泡沫细胞模型，探讨CD36调控calpain-1活性和蛋白表达的分子机制，确定calpain-1调控NLRP3炎性小体活化及其信号分子表达的分子机制明确calpain-1在NLRP3炎性小体活化和AS形成中的作用及其上、下游信号通路。
③主要论点与论据：
(1)利用基因沉默技术在细胞层面上发现了CD36基因沉默能够抑制RAW细胞对oxLDL的摄取，该作用可能与其降低calpain活性和抑制炎性小体活化有关。并且calpain-1基因敲除能够抑制小鼠腹腔巨噬细胞对oxLDL的摄取，该作用可能与其减轻炎性小体活化有关。
(2)通过在ApoE KO小鼠上使用calpain-1抑制剂发现CAI能抑制小鼠动脉粥样硬化病变，这种作用可能与降低氧化应激和炎症以及改善胆固醇摄入和外排有关(3)将calpain-1KO小鼠分别于ApoE KO小鼠和LDLR KO小鼠杂交得到calpain-1和ApoE双基因敲除(DKO)小鼠(calpain-1/ApoE DKO)和calpain-1/LDLR DKO小鼠，发现了calpain-1 KO能够减轻ApoE KO小鼠和LDLR KO小鼠动脉粥样硬化和血管钙化程度，其机制与抑制炎性小体活化有关。
(4)对ApoE KO小鼠补充了外源性焦磷酸，发现外源性焦磷酸通过提高血清焦磷酸水平和抑制炎症反应来降低ApoE KO小鼠的血管粥样性钙化。
(5)以calpain-1为靶点，研究了calpain-1在代谢性疾病包括肝功能障碍、心肌肥厚、糖尿病中的作用和机制，并观察了辛伐他汀、枸杞多糖、黄芪甲苷和维甲酸等药物的作用。
上述研究揭示了calpain-1在包括血管钙化、动脉粥样硬化、心肌肥厚、肾病和糖尿病等代谢性疾病中的重要作用，为这些疾病的防治提供了重要靶点，也为相关药物用于这些疾病提供了重要依据。
④创见与创新：
(1)近几年国内外学者的研究侧重放在calpain-1在神经和心脏疾病中的作用，而关于calpain-1在AS发生中作用的研究鲜有报道。该项目首次明确了oxLDL调控calpain-1活性的信号通路以及clapain-1介导的NLRP3炎性小体活化在oxLDL促进AS中起重要作用。
(2)该项目首次观察到CD36/[Ca<sup>2+</sup>]信号通路在oxLDL调控calpain-1活性中的作用。
⑤社会经济效益，存在的问题：该项目研究揭示了calpain-1在包括血管钙化、动脉粥样硬化、心肌肥厚、肾病和糖尿病等代谢性疾病中的重要作用，为这些疾病的防治提供了重要靶点，也为相关药物用于这些疾病提供了重要依据。该项目研究成果的转化应用将为众多患者提供新的治疗方法，提高患者的生存率和生活质量，减轻患者的经济负担，产生显著的社会效益。该项目成果的产业化应用将产生巨大的经济效益，推动中国生物医药产业的快速发展，为中国生物医药产业的发展做出重要贡献。 |
| 申报信息 |
| 登记号： |
9622024J0974 |
| 计划名称： |
国家自然科学基金 |
| 相关人信息 |
| 完成单位： |
兰州大学第二医院 |
| 完成人： |
唐富天 常鹏 顾文娇 韩志坚 魏域杰 吴强 史有明 宋天亮 李双艺 任志俭 顾艳梅 贺轶迪 |
| 行业及专利信息 |
| 应用行业名称： |
医院 |
| 应用行业码： |
851 |
| 转让信息 |
| 投资信息 |
| 推广信息 |
| 联系信息 |
| 联系单位名称： |
兰州大学第二医院 |
| 联系单位地址： |
甘肃省兰州市城关区萃英门82号 |
| 邮政编码： |
730030 |
