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GDF11-ALK7/TβR-SIRT1调控血管细胞异质性转换在胸主动脉夹层形成中的作用机制研究

批准号:
82070503
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
段维勋
学科分类:
血管发生及血管结构与功能异常
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
段维勋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
血管平滑肌细胞(SMC)表型转换和巨噬细胞(MՓ)极化导致主动脉结构和功能异常,其分子机制复杂,一直是该研究领域热点。近年来发现GDF11是调控心血管组织结构和功能的关键分子,但其主动脉效应未见报道。我们首次证实:外源性补充GDF11可明显抑制胸主动脉夹层形成,但具体机制不清。结合我们前期系列研究和文献报道:SIRT1作为主动脉血管重构进程中的关键效应靶点,是介导SMC表型转换和MՓ极化的重要内源性分子。其它组织研究发现SIRT1可能位于GDF11调控下游。综上提出如下科学假说:GDF11通过经典TβR受体或特异性ALK7受体依赖途径,激活SIRT1关键信号,介导调控SMC表型转换和MՓ极化,从而抑制胸主动脉夹层形成。本项目拟基于已建立的临床数据库,采用腺相关病毒、基因敲除、Transwell等技术,通过细胞、动物、临床标本多层次研究阐明上述科学假说,为胸主动脉夹层防治寻找新的干预靶点。
英文摘要
Vascular smooth muscle cell (SMC) phenotypic transformation and macrophage (MՓ) polarization lead to abnormal aortic structure and function, the mechanism of which is complex and has been a hot issue. GDF11 is involved in the regulation of cardiovascular structure and function, but its aortic effects have not been reported. We innovatively found that GDF11 was a powerful endogenous factor protecting against thoracic aortic dissection, but the underlying mechanism remained to be elucidated. Our previous studies and literature review demonstrate that SIRT1 is a critical target in aortic remodeling, mediating the SMC phenotypic transformation and MՓ polarization. Additionally, SIRT1 may be located in the downstream of GDF11. Therefore, we speculate that GDF11 activates SIRT1 signaling in the TβR/ALK7 receptor-dependent manner, retarding the formation of thoracic aortic dissection via regulating SMC phenotypic transformation and MՓ polarization. This project aims to prove the hypothesis in cellular, animal and clinical level by using the biobank, adeno-associated viruses, gene knockout mice, Transwell and other technologies. In this way, we may provide novel interventional targets for the prevention and treatment of thoracic aortic dissection.
血管细胞异质性转换致主动脉血管结构功能异常,是胸主动脉夹层形成的重要病理学基础,常导致患者主动脉血管破裂猝死,已经成为显著影响国人健康的重大医疗及社会问题,其分子机制复杂,一直是该研究领域热点。TGF-β蛋白超家族是已知最早报道的参与血管壁细胞异质性转化的关键调控信号之一。然而,关于该超家族中何种成员在血管细胞异质性转换调控网络中扮演关键节点角色,目前尚缺乏明确结论。近年来的研究发现,TGF-β蛋白超家族新成员GDF11是调控心血管组织结构与功能的关键分子,但其主动脉效应尚未见报道。本研究项目组聚焦于GDF11在TAD发生发展中的潜在作用,系统分析了其在TAD过程中的表达特征及调控机制。项目组首次观察到,TAD患者升主动脉组织中GDF11的表达显著低于健康对照。通过使用β-氨基丙腈(BAPN)构建小鼠TAD模型,本研究进一步发现,疾病进展伴随主动脉GDF11表达的下调、炎症浸润及弹性纤维的降解;而外源性补充GDF11则可显著改善血管病理损伤并提高小鼠的存活率。机制研究表明,GDF11通过激活经典的TGF-β/Smad2/3信号通路,抑制血管壁细胞的异质性转化,上调收缩标志蛋白表达,下调合成表型标记物,同时抑制基质金属蛋白酶的生成。体外实验进一步证实,阻断Smad2/3信号通路可逆转GDF11对平滑肌细胞去分化及MMP活性的抑制作用。此外,SIRT1信号通路也是介导GDF11作用的关键途径,抑制SIRT1信号可阻断巨噬细胞向M2型极化。项目组还深入探讨了SIRT1信号调控GDF家族成员的潜在机制,以及GDF11可能的上下游分子FZD2。上述研究成果证实,GDF11在主动脉瘤/夹层形成过程中可能发挥重要作用,为临床防治主动脉瘤/夹层提供了新的治疗靶点和潜在的治疗方案。
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