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目的:SIRT1(silent information regulator protein1)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+)依赖的第三类组蛋白去乙酰化酶,在细胞分化、凋亡、衰老、肿瘤发生等众多生理和病理过程中均起到极其重要的作用。已有的研究表明,SIRT1在血管内皮细胞中高表达,与血管生成密切相关,但SIRT1在视网膜血管生成中的作用至今尚未明确,有鉴于此,本论文旨在研究内皮细胞特异性的SIRT1在生理性和病理性视网膜血管生成中的作用,力求阐明其在视网膜血管内皮细胞中的功能与分子机制。 方法:动物实验:通过Cre-LoxP系统构建内皮细胞条件性敲除SIRT1(SIRT1 conditional knockout,cKO)的小鼠动物模型。免疫磁珠法分离小鼠视网膜血管内皮细胞(mouse retinal endothelial cells,mRECs),细胞免疫荧光(IF)染色鉴定视网膜血管内皮细胞。通过IF、蛋白免疫印迹(Western blot)、定量PCR检测SIRT1在小鼠血管内皮细胞中的表达。采用视网膜铺片及免疫荧光方法观察P5(出生后第5天)以及P8(出生后第8天)小鼠视网膜血管的生成情况;EdU染色观察视网膜血管内皮细胞的增殖情况。通过早产儿视网膜病变(ROP)小鼠模型研究SIRT1在视网膜病理性血管生成中的作用,免疫荧光方法检测P12、P17、P21、P26的小鼠视网膜病理性血管生成情况。细胞与分子生物学实验:体外原代培养人视网膜微血管内皮细胞(Human Retinal Microvascular Endothelial Cells,HRMECs),采用RNA干扰(RNA interfering,RNAi)技术敲减SIRT1在HRMECs中的表达;通过慢病毒(Lentivirus, Lv)介导的转染技术在HRMECs中过表达SIRT1。Western blot检测SIRT1的表达,MTS方法检测细胞增殖能力,细胞流式技术检测细胞周期,Transwell实验检测HRMECs的迁移能力,matrigel血管形成实验检测血管形成能力。通过基因芯片筛选出SIRT1 cKOECs中差异表达的基因,定量PCR验证差异表达的基因。Westernblot检测差异基因的蛋白水平变化,免疫沉淀技术检测蛋白乙酰化水平的改变。 结果:⑴建立了血管内皮细胞条件性敲除SIRT1(SIRT1 cKO)的小鼠模型,该小鼠视网膜血管内皮细胞中SIRT1不表达,外观上与正常野生型小鼠无明显差异,可以正常生长发育;⑵与对照组相比,SIRT1 cKO小鼠P5和P8视网膜血管覆盖面积减少25%,血管密度减少,视网膜内皮细胞的增殖和迁移受到抑制;⑶ROP小鼠模型中,SIRT1 cKO小鼠P17、P21视网膜无血管区面积增大,P21新生血管区明显增大,P26仍然存在无血管区和新生血管,提示视网膜无血管区血管再生和新生血管修复明显延迟;⑷原代分离的SIRT1 cKO小鼠内皮细胞的迁移能力减弱,siSIRT1转染的HRMEC细胞中SIRT1表达下调,抑制了内皮细胞的迁移、增殖、血管形成能力;⑸Lv-SIRT1感染的HRMEC细胞中SIRT1表达上调,促进内皮细胞的迁移、增殖、血管形成能力;⑹基因芯片结果显示与血管内皮细胞增殖迁移相关的基因VEGF-a,MMP14和VEGFR2基因在SIRT1 cKO的小鼠EC中表达下调明显。其表达在siSIRT1-转染的HRMECs中mRNA和蛋白水平都下调,而在SIRT1过表达的HRMECs中表达上调。在P8和ROP P17的SIRT1cKO小鼠体内RECs中该基因的mRNA表达下降;⑺缺氧条件下在HRMECs中下调SIRT1表达,缺氧环境中重要的转录因子HIF-1α乙酰化水平升高。HIF-1α乙酰化水平的改变可以影响其转录活性,是影响其靶基因VEGF-a和MMP14表达的可能原因。 结论:研究表明,在小鼠视网膜血管内皮细胞中特异性敲除SIRT1引起内皮细胞迁移增殖受抑制导致视网膜生理性血管生成滞后,以及ROP小鼠模型中视网膜无血管区的血管再生和新生血管修复延迟;SIRT1的下调可显著抑制人视网膜血管内皮细胞的迁移、增殖和血管形成能力;SIRT1在缺氧环境中可能通过对转录因子HIF-1α的去乙酰化促进其转录的活性,从而上调其靶基因VEGF-a和MMP14的表达影响视网膜血管生成。本研究阐明了SIRT1在视网膜血管内皮细胞中的功能及其作用的分子机制,为将来在眼科和其他领域病理性血管生成相关疾病的治疗提供了潜在的药物干预靶点和新的治疗策略。