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舒林酸代谢物减少敲除小鼠的脑血管畸形

  脑海绵状血管畸形可导致脑出血,癫痫发作和瘫痪。目前没有药物治疗方法。在这里我们首次在体内定义了导致脑海绵状血管瘤血管海绵状血管瘤的分子事件序列。我们发现连环蛋白激活是信号传导的第一个触发因素,而信号传导反过来又介导疾病的进展。我们还显示连环蛋白信号传导是细胞自主的并且不依赖于受体激活。最重要的是这些研究促使我们确定药理学药物,通过靶向改变的连环蛋白信号,限制小鼠脑血管海绵状血管瘤的形成内皮细胞消融。这些药物目前用于不同病理的诊所可用于脑海绵状血管瘤治疗。脑海绵状血管畸形是一种中枢神经系统疾病,导致出血多发性管腔血管畸形和非常严重的神经系统后果。目前脑海绵状血管瘤唯一推荐的治疗方法是手术治疗。由于手术通常不适用因此非常需要药物治疗。我们在此描述了在基因的内皮细胞选择性消融后发展的疾病的鼠模型。我们报道了早期细胞自主,受体非依赖性刺激中的连环蛋白转录活性体外和体内缺乏的内皮细胞和触发连环蛋白驱动的转录程序导致内皮间充质转换。然后需要信号传导疾病的进展。我们还发现抗炎药物舒林酸硫化物和舒林酸砜可减弱连环蛋白转录活性减少内皮缺陷小鼠的血管畸形。该研究揭示了先前未明确的颅内血管海绵状血管瘤药物治疗的观点。称为脑海绵状血管畸形的疾病的血管畸形集中在中枢神经系统中,它们通常表现出多个腔和血管渗漏。这些异常可导致严重的神经系统症状包括出血性中风,迄今为止唯一可能的治疗方法是手术。在人类中称为脑海绵状血管畸形的三个独立基因中的任何一个中的功能丧失突变是脑遗传形式的原因。在鼠模型中血管表型可通过这三种脑海绵状血管瘤连锁基因中的任一个的特定内皮丧失功能的突变再现。我们最近报道了在消融,或后激活信号传导并诱导内皮间质转化,其在血管畸形的发展中起关键作用。然而通过消除脑海绵状血管瘤基因引发的信号传导反应的序列仍有待定义。信号传导途径的抑制剂减少了畸形的数量和大小,但不完全表明可能涉及其他信号传导途径。

脑海绵状血管畸形

  连环蛋白途径与信号传导协同作用,负责内皮细胞的内皮间质转化转换,从而在胚胎中产生心脏缓冲。另外在培养的主动脉和动脉内皮细胞和表达的敲低促进信号,虽然与疾病的体内模型中没有直接的联系已经取得进展。经典信号的活化是对脑血管和采集关键的,由微脉管血脑屏障性质的。必须严格调节的内皮细胞信号:在血脑屏障发育过程中它很高,但在出生后很快被消除。脉管系统中持续高水平的连环蛋白信号传导可能导致血管稳定性和管腔畸形的强烈改变。在本研究中我们提出证据表明持续的连环蛋白信号传导在缺陷小鼠的内皮间质转化和脑血管畸形的发展中起重要作用。连环蛋白途径的激活之后是信号传导,其支持血管病变的进一步进化。重要的是连环蛋白信号传导的药理学抑制剂显着减少缺陷小鼠中血管畸形的发展。这项工作引入了一种先前未明确的治疗策略,以抵消遗传患者脑血管海绵状血管瘤的形成。在这里我们报告基因的内皮细胞选择性缺失激活体内连环蛋白转录信号。这种反应在缺失后早期发生在激活信号传导之前并且在该模型中有助于海绵状瘤的发病机制。此外,舒林酸硫化物和舒林酸砜对连环蛋白转录活性的药理学抑制减少了该鼠模型中脑血管畸形的数量和大小。脑海绵状血管瘤畸形主要开发,尽管不是唯一,在患者的中枢神经系统,并在小鼠模型。途径是血脑屏障的规格的行之有效的决定因素,它是中枢神经系统的生理性血管期间严格控制。

  我们的数据支持了响应缺失的连环蛋白途径的细胞自主失调激活的假设,并描绘了连环蛋白驱动的转录程序指导内皮去分化的非常规机制。我们报道在缺陷的内皮细胞中连环蛋白介导的转录的激活不依赖于内源性配体和受体刺激。我们表明在不存在的内皮粘着连接被拆除两者的消融后所观察。在稀疏的内皮细胞和维生素钙粘蛋白缺失的内皮细胞中,当结点混乱时连环蛋白从细胞细胞连接处解离并积聚到细胞核中。我们在此观察到在缺陷细胞中与维生素钙粘蛋白相关的连环蛋白的量确实减少,伴随着细胞核中这种活性介质的增加。此外通过体外和体内用舒林酸代谢物处理敲除内皮细胞,我们能够恢复连接组织和连环蛋白与维生素钙粘蛋白的关联,同时减少连环蛋白核信号传导。总之这些数据强烈表明脑海绵状血管瘤复合物功能的一个重要方面是稳定内皮细胞连接,维持膜上的连环蛋白以这种方式防止不受控制的连环蛋白转录信号传导。

  我们最近证明在小鼠内皮细胞选择性消除后,通路被激活并维持病理学的进展。我们在这里确认小鼠中的这些观察结果。此外我们观察到连环蛋白驱动的转录和核定位的激活之前信号在起始在体内和在体外和连环蛋白有助于这种刺激内皮细胞。这些发现描绘了响应于消融的一系列信号传导步骤其中,作为早期事件并且与粘附连接的解体同时,连环蛋白在细胞核中浓缩以驱动去分化程序的表达,其包括干细胞内皮间质转化标志物的表达和信号传导的激活。用于血管病变的进展。然后,信号传导可以跟踪连环蛋白信号传导,并且可能有助于我们在晚期血管畸形的内皮细胞体内观察到的连环蛋白信号传导的减少。在结肠癌的上皮转化中已经报道了早期连环蛋白信号传导后不同信号传导途径的类似顺序激活。考虑到未来的药理干预,我们已经确定了两种舒林酸代谢物,舒林酸硫化物和舒林酸砜,它们显着抑制连环蛋白刺激的干细胞内皮间质转化标记转录和血管病变的发展。这些药物是非甾体类抗炎药在不同的临床前模型中显示出对癌症进展的显着抑制,并已用于治疗人类患者的结肠癌。这些药物的作用机制是复杂的并且在各种靶标中包括抑制连环蛋白的蛋白酶体依赖性降解,下调连环蛋白转录以及通过抑制核定位的抑制和激活。我们在这里报告两种化合物的活性相当在小鼠制约脑海绵状血管瘤海绵状瘤,但砜代谢产物是进一步发展的药物更有前途,因为它缺乏环氧合酶和血小板抑制活性。

  总之用特定药理学工具靶向连环蛋白信号传导代表了减少或预防遗传性脑海绵状血管瘤患者中海绵状瘤发展的有希望的策略,并且值得考虑临床试验。为了将上述结果转化为治疗机会,我们研究了连环蛋白信号传导抑制剂对敲除内皮细胞中靶基因表达的影响。我们测试了一系列在人类中已经使用和能够影响信号的药理学试剂的:硫化舒林酸,舒林酸砜,水飞蓟宾,姜黄素,白藜芦醇。硫化舒林酸和砜是在连环蛋白靶基因的最有效的抑制剂。我们将努力集中在舒林酸硫化物上。通过顶部的闪存报告基因测定这种药物抑制信号和有源连环蛋白的核定位在敲除内皮细胞。此外蛋白质表达和连环蛋白依赖性的干细胞的染色标记内皮间质转化也培养减少敲除内皮细胞通过用硫化舒林酸。对信号硫化舒林酸的抑制作用平行的药物的效果在恢复连环蛋白的正确的组织和维生素钙粘着蛋白在免疫荧光粘着连接和共免疫沉淀。治疗小鼠舒林酸硫化物减少在不同的阶段脑内皮细胞的连环蛋白报道基因的表达后消融,并同步抑制结拆解。舒林酸硫化物还降低了干细胞内皮间质转化标志物的表达并且限制了脑损伤中内皮细胞增殖的增加。硫化舒林酸的浅表脑海绵状血管瘤血管畸形的数量和大小减少显著在小脑和大脑的深层。小鼠的视网膜血管显示血管畸形,多个管腔集中在血管网络的外围。这种病变从静脉其中呈现的放大管腔开发的硫化舒林酸部分正常化此异常血管网小鼠并且减少了最中心静脉的扩大,每次几个视网膜中的多次测量。此外舒林酸硫化物显着延长了幼崽在急性和亚急性基因重组方案中的存活率。据报道舒林酸硫化物可抑制环加氧酶,可能导致血小板聚集的抑制,并可能增加这些患者的出血倾向。然而不抑制环加氧酶的舒林酸砜在培养的敲除内皮细胞中显示出与舒林酸硫化物抑制连环蛋白信号传导和干细胞内皮间质转化标志物表达相当的活性。与舒林酸硫化物一样,细胞核中活性连环蛋白的减少对应于该介质在细胞连接处与维生素钙粘蛋白一起增加的定位。舒林酸砜还限制了干细胞内皮间质转化标志物的表达,并且大大减少了小鼠脑中病变的数量。总之舒林酸代谢物抑制连环蛋白信号传导,并且在临床前模型中同时发挥阻碍脑血管海绵状血管瘤发展的治疗效果。

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