哺乳动物的动静脉分化是心血管系统发生的关键环节。血管内皮生长因子受体-2(Vascular endothelial growth factor receptor-2,VEGFR-2)介导的信号途径在血管新生与动脉分化中起重要作用,但目前对于静脉发生的调控机制还了解较少。TIE(Tyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains)受体家族包括 Tie1和Tie2两个成员,是血管成熟重塑的重要调节因子,其作用机制有待深入研究。另外,淋巴管发育起源于胚胎静脉内皮细胞,本课题组前期研究表明,TIE1是淋巴管网络形成与重塑所必须,但对于TIE2是否直接参与调控淋巴管发育尚不清楚。研究目的:探究Tie1与Tie2在出生后血管生成和稳态维持中的作用、以及Tie2在淋巴管发育中的作用。研究方法:本研究利用靶向Tie1与Tie2的条件性基因敲除小鼠,结合全身性及内皮细胞特异性表达CreERT2重组酶的转基因小鼠,分析新生鼠诱导敲除Tie1与Tie2基因对血管生成的影响以及胚胎期诱导Tie2敲除对淋巴管生长的影响。研究发现:1.在出生后第1至4天诱导Tie1敲除,导致出生后(P7)视网膜表层血管面积减少、以及视网膜深层血管内皮细胞迁移受到抑制(P9-P11)。同时,Tie1敲除导致静脉端出现异常血管增生(P9-P11),但是该表型在出生后3周龄时得以部分恢复。2.本研究组前期工作利用靶向Tie2的全身性敲除小鼠模型分析出生后血管表型,表明Tie2敲除抑制出生后(P7)时视网膜的血管化面积。本研究利用此敲除模型,在出生后第1至4天诱导Tie2敲除,发现:(1)Tie2敲除小鼠导致视网膜表层血管网络的静脉形态出现异常(P9-P11),在2周龄时静脉形态异常加剧,直到3周龄时Tie2敲除导致静脉退化,并生成瘤样血管簇,且该表型比Tie1敲除小鼠更严重。用静脉标志物EphB4和周皮细胞标志物NG2进一步探究发现,此瘤样血管簇有腔,是由周皮细胞覆盖的大量新生内皮细胞聚集而成。在出生后不同阶段(包括第5至8天、以及第11至16天)诱导敲除Tie2也会导致不同程度的静脉发育异常。(2)利用成年鼠进行的分析发现,Tie2长时间敲除导致耳部皮肤静脉曲张。说明Tie2不仅影响静脉发育,对已形成的静脉维持也至关重要。(3)Tie2敲除导致肺和视网膜组织的静脉特异性标志物APJ和EphB4的mRNA表达水平下降,静脉分化关键转录因子mRNA水平虽没有变化,但其COUP-TFⅡ蛋白水平显著降低。结合本课题组合作者利用体外培养的细胞开展的研究表明,TIE2通过AKT信号途径调节COUP-TFⅡ的蛋白稳定性,从而在静脉发生与稳态维持中起重要作用。3.利用双基因敲除小鼠模型开展的研究表明,在出生后第1至4天诱导Tie1敲除、并结合Tie2杂合突变,导致视网膜表层血管面积减少、以及内皮细胞迁移受阻的程度加剧。在出生后3周龄时,被抑制的表层和深层血管化进程不能恢复,而且引入Tie2杂合突变致使Tie1敲除小鼠在2和3周龄时出现静脉退化并伴有瘤样血管簇生成。表明Tie2杂合突变加剧Tie1敲除导致的血管表型,从而证实Tie1与Tie2在血管发生过程中存在相互协同的作用,相关作用机制尚待深入研究。4.本课题利用靶向Tie2的内皮细胞特异性基因敲除小鼠模型,在胚胎期(E)10.5利用他莫西芬在淋巴管内皮细胞诱导Tie2敲除(Tie2-/iLECKO),导致胚胎背部出血和水肿;然而,在胚胎期E12.5起诱导Tie2敲除不影响或轻微影响淋巴管发育。进一步的机制研究表明,Tie2-/iLECKO小鼠模型中Prox1-CreERT2可介导Tie2在静脉敲除;利用红细胞标志物Ter119进行的免疫染色信号表明,Tie2-/iLECKO小鼠血管发生渗漏,故小鼠水肿以及淋巴管发育异常可能是由于血管异常所导致。结论:1.Tie1缺失导致出生后视网膜血管新生滞后,但其在出生后3周龄时视网膜血管异常的表型与对照小鼠相比已部分恢复。2.Tie2在促进出生后血管新生、静脉发生及维持过程中都起重要作用。3.Tie1与Tie2在血管发生过程中存在相互协同的作用。4.胚胎期Tie2缺失导致血管发育异常,从而影响淋巴管网络生成。