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张应变调控的内皮祖细胞能量代谢参与血管内皮损伤修复的力学生物学机制

批准号:
12072197
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
韩悦
依托单位:
学科分类:
多尺度力学生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
韩悦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
内皮祖细胞(EPCs)可分化为成熟内皮细胞,在血管损伤修复和维持血管稳态中发挥重要作用。周期性张应变条件下,EPCs能量代谢参与调控EPCs功能及血管损伤修复的机制尚不清楚。本研究拟采用周期性张应变加载系统,应用代谢组学和蛋白质组学技术,筛选静态条件和生理性张应变条件下EPCs差异表达的代谢物和蛋白质,构建参与调控能量代谢的通路图谱;细胞实验验证EPCs能量代谢变化,探讨能量代谢关键调节蛋白影响EPCs功能的机制;构建颈动脉内膜损伤模型,验证能量代谢关键调节蛋白在EPCs修复损伤血管内膜中的作用;并构建能量代谢关键调节蛋白的转基因小鼠(或基因敲除鼠),进一步明确该关键调节蛋白在EPCs参与血管损伤修复中的作用。本项目旨在阐明力学因素通过能量代谢途径调控EPCs功能的机制,为筛选以能量代谢关键调节蛋白为靶点的相关疾病防治提供力学生物学依据。
英文摘要
Endothelial progenitor cells (EPCs) can differentiate into mature endothelial cells (ECs), and participate in the reendothelialization of vascular injury and maintain the vascular homeostasis. How EPC energy metabolism and its key regulator proteins mediate EPC function and intimal injury repair under cyclic stretch, the mechanism is still unclear. In the current project, by using FX-5000T Strain Unit (Flexcell International) system, metabolomics and proteomics, the differential expressed metabolites and proteins in EPCs loaded with or without physiological cyclic stretch are screened, which construct the network of EPC energy metabolism. EPC energy metabolism functions are validated under cyclic stretch and the key regulator proteins involved in EPC function are selected. The effect of key energy metabolism regulator proteins and the underlying mechanism on EPC function and reendothelialization are investigated by the establishment of rat vascular injury model. The transgenic mice and knock-out mice are constructed to verify the role of energy metabolism regulator proteins in EPC function and reendothelialization. The aim of the current study is to understand the mechanism of how cyclic stretch mediates EPC fate by regulating its energy metabolism and to verify the key energy metabolism regulator proteins. It provides some new insights into mechanotransduction of EPC energy metabolism and functions for the clinical therapy.
血管内膜损伤是多种心血管疾病进程的开始,而内膜损伤常常是由于血压增高、血管局部狭窄和血管介入治疗等引起的局部血流动力学的改变而造成,提示力学因素在血管损伤的发生和发展中起重要作用。内皮祖细胞(endothelial progenitor cells, EPCs)是一种具有自我更新能力并可分化为成熟内皮细胞的多能干细胞;生理性的周期性张应变力学因素在调控EPCs的参与体内血管损伤处再内皮化修复的过程中发挥重要作用。血管损伤修复过程需要大量的能量供应,因此,在损伤修复过程中,研究力学因素对能量代谢的调控机制具有重要意义。. 本项目阐明了力学因素对血管内膜层能量代谢的调控,1)首先,围绕不同类型的血流切应力对内皮细胞糖酵解能量代谢的调控机制,系统揭示了生理性脉动切应力从转录水平、表观遗传水平和翻译后修饰等多个层次整体性地抑制血管内皮细胞糖酵解能量代谢途径的机制,发现了生理性切应力抑制内皮细胞糖酵解途径的关键作用位点GCKR及其作用机制,提供了力学因素调控血管稳态的潜在新靶点(PNAS,2021;118(21):e2103982118)。2)其次,发现了血管平滑肌细胞能量代谢方式转换在血管损伤初期的重要意义;发现AMPK抑制剂能显著抑制血管新生内膜的异常增厚,维持血管的稳态(J Cell Sci,2022;135 (7): jcs259364)。3)再者,发现了生理性张应变调控EPCs线粒体的动力学改变,诱导EPCs 的线粒体外膜蛋白ACSL1表达,增强线粒体对长链脂肪酸的利用,通过脂肪酸氧化途径为线粒体提供更多能量,促进EPCs归巢和在体内损伤血管的再内皮化修复。完成了探讨力学因素通过能量代谢途径调控EPCs功能的机制,完成了本项目筛选以能量代谢关键调节蛋白为靶点的相关疾病防治的研究目标(PNAS,2023;120(6):e2219630120)。. 以上研究结果提示了细胞能量代谢在血管稳态中的重要意义,探讨了力学因素通过能量代谢途径调控EPCs功能的机制, 为血管功能及结构异常相关疾病的病理机制提供了关键依据。
Acsl1调控的线粒体-细胞骨架互作在内皮祖细胞参与血管损伤修复中的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    韩悦
  • 依托单位:
宿主TLR2通路中TIR结构特定区域突变在乙型病毒性肝炎重症化中的炎症激活作用机制研究
  • 批准号:
    82002126
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    韩悦
  • 依托单位:
张应变调控的内皮祖细胞能量代谢参与血管内皮损伤修复的力学生物学机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    62万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    韩悦
  • 依托单位:
microRNAs在切应力调控内皮祖细胞增殖与分化中的作用及其机制
  • 批准号:
    11572198
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    韩悦
  • 依托单位:
国内基金
海外基金