透過靶向血管內皮細胞的機械敏感性蛋白TXNDC5以穩定eNOS並改善動脈粥狀硬化

Abstract

基本原理 動脈彎曲和分叉處的擾流會激活內皮細胞，進而造成動脈粥狀硬化。目前動脈粥狀硬化的藥物治療主要是針對風險因素的控制，例如糖尿病、高血壓、高血脂等的慢性疾病的控制跟治療，而非血管本身。此外，這些治療對於動脈粥狀硬化的改善仍不盡理想。因此，這樣的缺口，也凸顯了釐清和靶向內皮中引起動脈粥狀硬化的新型機械敏感性機制的重要性。 實驗目標 探討內質網蛋白Thioredoxin Domain Containing 5 (TXNDC5)在動脈粥狀硬化致病過程中的角色，釐清TXNDC5於內皮機械傳導路徑中的分子機制，並針對此機制結合奈米醫學的技術去剔除內皮中的TXNDC5，以達成治療動脈粥狀硬化的目標。 實驗方法和結果 TXNDC5分別在人類及小鼠的動脈粥狀硬化病灶中，被發現其蛋白表現量顯著增加。首先，我們利用三種新型小鼠疾病模式來證明TXNDC5高度表達於受擾流刺激下的血管內皮細胞中。再者，針對性地剔除小鼠內皮細胞中的TXNDC5可顯著的減少動脈粥狀硬化的發生。機制上，我們闡明內皮細胞中的TXNDC5 透過破壞eNOS蛋白的穩定性，導致內皮功能的失常，進而造成動脈粥狀硬化的發生。TXNDC5 可增加熱休克反應（heat shock response）中重要的轉錄因子HSF1的泛素化（ubiquitination）以及蛋白酶體(proteasome)媒介的降解，導致其下游蛋白HSP90表現量減少，最終致使eNOS蛋白的穩定性下降。為了要證實TXNDC5是可作為治療動脈粥狀硬化的標的，我們整合奈米微粒及內皮特異性啟動子 (CDH5) 驅動的 CRISPR/Cas9 系統，來標靶性剔除內皮細胞中的Txndc5，結果證實此策略顯著增加eNOS蛋白的表現並減少ApoE-/-小鼠動脈粥狀硬化的發生。 結論 本研究藉由細胞和動物實驗，闡述血液擾流誘導的內皮TXNDC5 在動脈粥狀硬化中的詳細機轉。此外，我們藉由CRISPR技術設計一個奈米醫學平台，在體內有效且特異性地剔除內皮細胞中的Txndc5，從而減少動脈粥狀硬化發生，以此建立一個經由靶向內皮機械敏感的途徑作為治療動脈粥狀硬化的概念，並期望其作為未來的治療方針。