EP4-纤维蛋白-1的时空表达与血管内膜增生相关
背景介绍
血管内膜增生（Intimal Hyperplasia, IH）是血管损伤后的一种常见病理反应，尤其是在血管成形术或支架植入后。尽管药物洗脱支架（Drug-Eluting Stents, DES）的应用显著降低了再狭窄率，但仍有5%至10%的患者会发生心血管不良事件，包括再狭窄。因此，寻找新的治疗策略以抑制内膜增生至关重要。
环氧合酶-2（Cyclooxygenase-2, COX-2）在损伤血管中高度表达，其衍生的前列腺素E2（Prostaglandin E2, PGE2）被认为在促进内膜增生中起重要作用。PGE2通过其受体EP4发挥作用，EP4在损伤血管中上调，并在血管平滑肌细胞（Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs）中促进内膜增生。然而，EP4在内皮细胞中却表现出抑制内膜增生的作用。因此，研究EP4的时空表达及其信号调控机制，可能为治疗内膜增生提供新的靶点。
论文来源
这篇论文由Shigekuni Okumura等研究人员撰写，发表于《Cardiovascular Research》期刊，2024年第120卷，第2293-2306页。研究团队来自东京医科大学、奥塔大学、Augusta大学、Vanderbilt大学医学中心等多个机构。论文于2023年11月8日接收，2024年8月6日接受，并于2024年9月22日在线发表。
研究流程与结果
1. EP4在损伤血管中的时空表达
研究团队首先生成了EP4报告小鼠（ptger4-ires-nlslacz），并在股动脉损伤模型中观察EP4的表达。结果显示，EP4在损伤后2周的增生性新生内膜中短暂但显著表达，随后逐渐减少。通过免疫荧光染色，研究人员发现EP4主要表达在VSMCs中，而在内皮细胞和单核/巨噬细胞中未检测到EP4的表达。
2. EP4信号在VSMCs中的作用
为了研究EP4在VSMCs中的作用，研究团队生成了VSMCs特异性EP4缺失小鼠（ptger4fl/+;sm22-cre）和EP4过表达小鼠（ptger4-tg）。结果显示，EP4缺失小鼠在损伤后2周和4周的内膜增生显著减少，而EP4过表达小鼠的内膜增生则显著增加。这些结果表明，EP4信号在VSMCs中促进内膜增生。
3. EP4信号通过Fibulin-1促进内膜增生
研究人员进一步研究了EP4信号的下游机制，发现EP4刺激增加了VSMCs中Fibulin-1的mRNA和蛋白水平。Fibulin-1是一种分泌性糖蛋白，与多种细胞类型的增殖相关。通过CRISPR/Cas9介导的Fibulin-1敲低实验，研究人员发现EP4介导的增殖和迁移在Fibulin-1缺失的VSMCs中显著减弱。
4. Fibulin-1通过TGF-β/Smad3信号通路促进VSMCs增殖和迁移
研究人员发现，Fibulin-1通过与转化生长因子β（Transforming Growth Factor-β, TGF-β）结合蛋白1（Latent TGF-β Binding Protein 1, LTBP1）结合，促进活性TGF-β1的产生，从而激活TGF-β/Smad3信号通路。通过抑制剂实验，研究人员证实了TGF-β受体和Smad3在Fibulin-1介导的VSMCs增殖和迁移中的关键作用。
5. ECM1与Fibulin-1协同促进VSMCs增殖
研究人员还发现，EP4刺激上调了细胞外基质蛋白1（Extracellular Matrix Protein 1, ECM1）的表达。ECM1与Fibulin-1协同作用，进一步增强了VSMCs的增殖和迁移。
6. Fibulin-1缺失减轻内膜增生
通过生成VSMCs特异性Fibulin-1缺失小鼠（fbln1fl/fl;sm22-cre），研究人员发现Fibulin-1缺失显著减轻了损伤诱导的内膜增生。这进一步证实了Fibulin-1在内膜增生中的重要作用。
7. EP4拮抗剂减轻内膜增生
最后，研究人员通过口服EP4拮抗剂（CJ42794）实验，发现EP4拮抗剂显著减轻了损伤诱导的内膜增生。这表明EP4拮抗剂可能成为治疗内膜增生的潜在策略。
结论与意义
本研究发现，PGE2-EP4信号在损伤血管的增生性新生内膜中被激活，EP4通过上调Fibulin-1促进VSMCs的增殖和迁移，从而加剧内膜增生。研究还揭示了Fibulin-1通过TGF-β/Smad3信号通路发挥作用，并与ECM1协同促进VSMCs的增殖和迁移。这些发现为理解内膜增生的分子机制提供了新的视角，并为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。
研究亮点
- EP4的时空表达：首次揭示了EP4在损伤血管中的时空表达模式，明确了其在VSMCs中的主要作用。
- Fibulin-1的作用机制：阐明了Fibulin-1通过TGF-β/Smad3信号通路促进VSMCs增殖和迁移的分子机制。
- EP4拮抗剂的治疗潜力：证实了EP4拮抗剂在减轻内膜增生中的潜在治疗价值，为临床治疗提供了新的思路。
其他有价值的信息
研究团队还开发了多种基因修饰小鼠模型，包括EP4报告小鼠、EP4缺失小鼠和Fibulin-1缺失小鼠，这些模型为深入研究EP4和Fibulin-1的功能提供了重要工具。此外，研究还使用了CRISPR/Cas9技术进行基因敲低实验，进一步验证了Fibulin-1在EP4信号通路中的关键作用。
通过这项研究，我们不仅加深了对内膜增生分子机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了科学依据。未来，EP4拮抗剂和Fibulin-1调控可能成为治疗血管再狭窄的重要手段。