简介
年7月18日，来自上海医院心衰研究所暨心律失常教育部重点实验室张玉珍教授团队在CirculationResearch杂志上发表了题为EndothelialFoxp1SuppressesAtherosclerosisviaModulationofNlrp3InflammasomeActivation的研究性文章，课题组发现血管内皮细胞转录因子Klf2-转录因子Foxp1调控网络在调节炎症小体复合物活化和控制动脉粥样硬化发生发展中的重要作用。这项研究结果对于动脉粥样硬化临床治疗具有巨大的指导意义。
研究背景
内皮功能障碍导致持续和慢性血管炎症是动脉粥样硬化疾病的中心。然而，血管内皮细胞炎症的转录调控尚未得到很好的阐明。本研究发现，血管内皮细胞特异性敲除Foxp1显著增加动脉粥样斑块，而血管内皮过表达Foxp1则明显抑制动脉粥样硬化发生。进一步深入研究表明，Foxp1可以负性（反向）调控炎症小体复合物Nlrp3（一种炎症小体）-Caspase1（一种与细胞凋亡密切相关的蛋白水解酶）-IL1β（一种促炎分子），从而延缓控制动脉粥样硬化形成与发展。张玉珍教授介绍，我们发现Foxp1可以响应血流剪切力（指血流与血管内皮之间的摩擦力）的变化，揭示了血流剪切力影响动脉粥样硬化发生发展的分子机制。研究结果
1、人冠状动脉粥样硬化病变及ApoeKO高脂血症小鼠动脉内皮及动脉粥样硬化敏感内皮中Foxp1表达降低Foxp1在无病变的动脉内皮细胞中表达高，而在人动脉粥样硬化的冠状动脉内皮细胞中表达明显减少。与野生型小鼠相比，ApoeKO高脂血症小鼠的主动脉根部动脉粥样硬化内皮细胞中Foxp1的表达降低。此外，ApoEWT和ApoEKO小鼠动脉粥样硬化敏感部位主动脉弓内皮细胞中的Foxp1表达低于抗动脉粥样硬化部位的胸主动脉内皮细胞中,ApoEKO小鼠主动脉中Foxp1表达最低。2、内皮细胞Foxp1缺失增加ApoeKO高脂血症小鼠模型的动脉粥样硬化与WTApoeKO小鼠相比，ECs中Foxp1特异性缺失导致动脉粥样硬化病变面积明显增加，8周时为14.1vs23.6(P=0.)，16周时为18.5vs29.0(P=0.)。同样，Foxp1ECKO;ApoeKO突变小鼠的主动脉根部病变面积在8周和16周时分别从19.1增加到26.5(P=0.)，从24.3增加到31.9(P=0.)。研究人员进一步通过主动脉根部的免疫染色来表征动脉粥样硬化病变的细胞组成。病变内F4/80+巨噬细胞数量从幼窝WT、ApoeKOWT小鼠的10.7%增加到Foxp1ECKOApoeKO突变小鼠的20.9%(P=0.)。因为单核细胞的募集和渗入血管壁对动脉粥样硬化的发展至关重要，我们随后检测了EC-Foxp1对单核细胞粘附和迁移的影响。研究人员观察到，与wtApoeKO小鼠相比，来源于Foxp1ECKOApoeKO的内皮细胞黏附了更多的单核细胞，并观察到单核/巨噬细胞在Boyden腔内的迁移增强。体内研究同样显示，Foxp1ECKO;ApoeKO小鼠中单核细胞的募集和向血管壁的浸润显著增加。3、炎症小体成分，包括Nlrp3,Caspase-1和IL-1β作为Foxp1的直接靶基因为了深入了解EC-Foxp1缺失介导的动脉粥样硬化病变形成增加的潜在分子机制，研究人员进行了RNA高通量测序，发现许多炎症因子的表达增加，包括炎症小体成分Nlrp3,caspase-1和IL-1β在突变小鼠中的表达。为了验证Nlrp3炎症小体成分是否是Foxp1的直接靶基因，我们进行了染色质免疫沉淀分析，发现Foxp1与Nlrp3、caspase-1和IL-1β基因的启动子直接相关。序列分析显示Foxp1结合位点位于Nlrp3、caspase-1和IL-1β基因的启动子区域。Foxp1表达载体的反转录激活抑制了胚胎成纤维细胞中Nlrp3、caspase-1和IL-1β启动子的荧光素酶报告基因活性，这进一步证明了这些Nlrp3炎症小体成分是Foxp1下游的直接靶基因。为了确定Nlrp3炎症小体成分是否是EC-Foxp1调控的导致动脉粥样硬化发展的主要因素，我们试图通过药物抑制或Nlrp3炎症小体成分的遗传缺失来挽救EC-Foxp1缺失介导的表型。Nlrp3的药物抑制剂MCC和caspase-1/IL-1β的diacerein显著降低了动脉粥样硬化斑块中caspase-1和IL-1β的表达，并降低了小鼠ECs中caspase-1的表达。MCC处理后EC-Foxp1缺失小鼠的主动脉表面斑块减少率为42.97%，WT对照小鼠为31.27%，主动脉根部斑块减少率为30.92%-24.38%，表明MCC处理后EC-Foxp1缺失突变体的斑块减少率高于WT小鼠。同样，与WT小鼠相比，MCC导致Foxp1ECKO中巨噬细胞浸润病变的减少更大，ec缺失和WT小鼠中包含巨噬细胞计数的荧光微球平均分别减少14.95和4.22个(P=0.)。与对照相比，Diacerein治疗对Foxp1ECKO突变体和同窝对照野生型小鼠动脉粥样硬化增加和巨噬细胞浸润升高的逆转作用类似于MCC。此外，我们将条件性Nlrp3缺失小鼠与Foxp1ECKO;ApoeKO小鼠杂交，产生更特异性的基因内皮型Nlrp3缺失小鼠，在ApoeKO高脂血症背景下，Nlrp3ECKO;Foxp1ECKO;ApoeKO，以确定EC-Nlrp3缺失是否逆转动脉粥样硬化增加。与同窝EC-Nlrp3WT小鼠相比，ApoeKO小鼠动脉粥样硬化斑块中IL-1β的表达显著减少，ECs中Nlrp3的表达显著减少。与野生型对照小鼠相比，EC-Nlrp3缺失的突变体的面主动脉斑块减少率为38.96%至30.75%，主动脉根部斑块减少率为30.35%至17.82%，表明EC-Nlrp3缺失的Foxp1ECKO突变体的动脉粥样硬化病变减少率更高。同样，Foxp1ECKO和ApoeKO小鼠EC-Nlrp3缺失后，病变中F4/80+巨噬细胞减少(Plt;0.05)和巨噬细胞浸润病变(P=0.)。4、内皮细胞Foxp1功能获得可减轻动脉粥样硬化病变我们进一步将条件性Foxp1获得功能小鼠与Cdh5-CreERT2;ApoeKO小鼠杂交生成Foxp1ECTg;ApoeKO小鼠，以确定EC-Foxp1在动脉粥样硬化发展的调控中的作用。与EC-Foxp1缺失小鼠相比，EC-Foxp1功能获得小鼠的炎性小体成分包括Nlrp3、caspase-1和IL-1β在ec中的表达减少。与WT、ApoeKO小鼠相比，Foxp1ECTg小鼠在8周时面部主动脉和主动脉根部的动脉粥样硬化病变面积显著减少。免疫染色显示突变小鼠病变内F4/80+-巨噬细胞数量显著减少。进一步的体外研究显示，与WTKO小鼠相比，单核细胞粘附于Foxp1ECTg突变体小鼠主动脉内皮细胞的能力显著降低。一点讨论
本研究发现血管内皮细胞转录因子Foxp1调控网络在调节炎症小体复合物活化和控制动脉粥样硬化发生发展中的重要作用。研究发现，血管内皮细胞特异性敲除Foxp1显著增加动脉粥样斑块，而血管内皮过表达Foxp1则明显抑制动脉粥样硬化发生。进一步深入研究表明，Foxp1可以负性调控炎症小体复合物Nlrp3-Caspase1-IL1β，从而延缓控制动脉粥样硬化形成与发展。这可能有助于为动脉粥样硬化新的有效临床疗法的发展提供线索。
审校及组稿：医院血管外科张婉医师
编辑：血管资讯Oliver
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