ALDH3A1/4-HNE通路调控内皮细胞铁死亡在动脉粥样硬化发展中的作用机制研究
批准号:
82100477
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
娄博文
依托单位:
学科分类:
动脉粥样硬化与动脉硬化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
娄博文
中文摘要
血管内皮细胞铁死亡过度激活可能加速动脉粥样硬化(AS)发生发展,但具体调控机制尚未明确。申请者前期研究发现:醛脱氢酶ALDH3A1基因敲除导致反应性羰基物质(RCS)如4-羟基壬烯醛(4-HNE)等沉积增加,谷胱甘肽过氧化物酶GPX4耗竭失活及铁死亡过度激活。据此推测,ALDH3A1通过定向代谢清除4-HNE,抑制血管内皮细胞铁死亡而发挥抗AS作用。本研究拟在已有工作基础上,利用CRISPR/Cas9和Cre/loxP等基因编辑技术,建立ALDH3A1、内皮特异性GPX4基因敲除斑马鱼与小鼠模型,同时运用生物信息学,表观遗传学及系统生物学等手段,进一步阐明血管内皮细胞铁死亡对AS发生发展的影响;探明ALDH3A1/4-HNE调控内皮细胞铁死亡的关键分子信号通路,及在AS发生发展中的潜在机制;观察调正细胞铁死亡对内皮损伤的保护和AS进展的抑制作用,为AS防治提供新的潜在干预靶点。
英文摘要
The overactivation of endothelial cell ferroptosis may play an important role in the formation and development of atherosclerosis (AS). However, the specific mechanism remains unclear. Our previous study showed that aldehyde dehydrogenase 3A1(ALDH3A1) knock out led to the accumulation of reactive carbonyl substances (RCS) such as 4-hydroxynonenal (4-HNE), depletion of glutathione peroxidase GPX4, and over-activated ferroptosis. Therefore, we speculate that ALDH3A1 may inhibit endothelial cell ferroptosis through 4-HNE detoxification, and play a protective role in AS. By using gene-editing technologies such as CRISPR/Cas9 and Cre/loxP, this study intends to generate the ALDH3A1 and endothelium-specific GPX4 gene knockout mutants in both zebrafish and mouse model. Through bioinformatics, epigenetics and system biology methods, we aim to further clarify the effect of vascular endothelial cell ferroptosis on the occurrence and development of AS; to explore the key molecular signalling pathway that ALDH3A1/4-HNE regulates endothelial cell ferroptosis, and the underlying mechanism in the occurrence and development of AS; to observe the protective effects of ferroptosis rescue on endothelial injury and AS progression, and provide new potential targets for the prevention and treatment of AS.
铁死亡的过度激活可能加速动脉粥样硬化的发生和发展,并对心脏产生毒性作用,但其具体的调控机制尚不明确。申请者先前的研究表明,醛脱氢酶ALDH3A1基因敲除会导致反应性羰基物质(RCS),如4-羟基壬烯醛(4-HNE)等的沉积增加,并引发脂质过氧化。基于此,我们推测ALDH3A1的缺失导致4-HNE表达增加,通过铁死亡通路影响代谢,并最终导致动脉粥样硬化及心血管系统的损伤。.为了验证这一假设,我们构建了高4-HNE表达和ALDH3A1基因下调/敲除的斑马鱼模型,并利用mRNA测序技术和CRISPR编辑技术等,观察了ALDH3A1缺失后4-HNE应激对血管新生和心脏结构的影响。我们的研究揭示了在4-HNE应激条件下,代谢、铁死亡和ROS相关通路的显著差异性表达,以及游离脂肪酸代谢的异常。此外,通过对临床数据的分析,我们发现尿酸(UA)与代谢综合征患者中的游离脂肪酸(FFA)水平和心脏功能相关。在斑马鱼模型中,高UA水平导致脂肪酸代谢受损,并加剧了脂毒性心脏损伤。进一步的机制研究证明,针对UA-SREBP1-FASN通路可能是治疗脂肪酸所致心功能受损的一种潜在方法。.综上所述,本研究为进一步阐明ALDH3A1缺失/4-HNE应激导致的铁死亡、代谢异常及动脉粥样硬化等心脏损伤的机制奠定了理论基础,并为未来的治疗提供了潜在的靶点。
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