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平滑肌是机体空腔脏器的主要组织结构,其基本功能是通过收缩来产生一定的张力,这是维持机体生理稳态平衡的基本保障。平滑肌的收缩异常可导致一系列疾病,如高血压、血管痉挛、胃肠功能障碍、哮喘等。业已证实,平滑肌收缩主要由钙信号和钙敏机制调节,其中当钙敏机制异常时可导致平滑肌收缩行为异常,进而导致各种疾病的发生。因此,研究钙敏机制不但对认识平滑肌的收缩规律有重要意义,而且对认识平滑肌相关疾病的发病机制亦具有重要意义。目前研究认为:MLCP活性调节是钙敏机制的基础,其中钙敏收缩是通过抑制MLCP的活性来实现的,主要可通过ROCK/MYPT1和PKC/CPI-17/PP1c两个信号通路完成。我们曾发现MYPT1 T694的磷酸化是组成性的,与ROCK活性无关。由此提示ROCK/MYPT1途径并不参与平滑肌的钙敏调节,PKC/CPI-17/PP1c途径可能是钙敏收缩的关键机制。遗憾的是,目前关于PKC/CPI-17/PP1c调节钙敏收缩机制的证据均来自于体外细胞和药理学观察,在平滑肌钙敏收缩的功能贡献仍不知晓。为此,我们通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,分别在小鼠CPI-17基因位点敲除了 116个碱基和220个碱基,并成功建立了两个独立的基因敲除的小鼠模型。我们通过系统地表型分析发现,CPI-17敲除的纯合子中,肠系膜中动脉对PKC激活因子PDBu完全无反应性,表明在血管平滑肌收缩过程中CPI-17就是PKC唯一的下游信号分子。有意思的是,CPI-17缺失还可抑制几乎所有血管激动剂的收缩效应,包括去甲肾上腺素和去氧肾上腺素、血栓素受体激动剂U46619和内皮素1等。该结果表明,PKC/CPI-17是血管平滑肌钙敏性收缩的必需信号。我们通过对破膜平滑肌的研究进一步亦证实了这一结论。当CPI-17缺失的平滑肌组织经α-toxin破膜后,pCa 4.5诱导的最大收缩力与对照组相同,其钙浓度/张力关系曲线和EC50亦与对照相近。但在固定钙浓度(pCa6.3)时,PDBu和GTPγS诱发的收缩力则明显低于对照血管。综上结果,我们首次直接阐明了PKC/CPI-17的信号调节机制及其在钙敏收缩中的功能贡献。肥胖一直被认为是导致人类原发性高血压发生的最重要因素。但肥胖相关高血压的发生机制研究目前还不太清楚。我们发现:在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中,血管平滑肌组织中的PKC和CPI-17表达量明显升高,提示PKC/CPI-17信号在肥胖性高血压的发生过程中可能发挥着重要作用。为证实这一假设,我们通过高脂饮食,将拥有Cpi-17+/+,Cpi-17Δ116/+和Cpi-17A116/A116基因型的小鼠诱导成为肥胖型小鼠。令人激动的是,CPI-17敲除小鼠的杂合子和纯合子均无高血压的发生,其血压始终停留在生理性血压水平,而野生型小鼠表现为血压升高。对肠系膜中动脉收缩力的分析发现:在高脂饮食诱导的野生型小鼠中,肠系膜中动脉对于KC1以及其他激动剂的反应性也明显高于普通饮食的野生型小鼠;而在高脂饮食诱导的CPI-17敲除的杂合子以及纯合子小鼠中,肠系膜中动脉对于KC1以及其他激动剂的反应性和普通饮食的同基因型小鼠相比均没有明显的差异。以上结果证实:PKC/CPI-17介导的钙增敏机制是肥胖相关高血压的发生的必需机制。综上所述,我们利用遗传学手段,首次在整体水平证实在血管平滑肌收缩中,PKC/CPI-17通路是血管平滑肌钙敏性收缩的必需机制;在肥胖相关高血压小鼠中,该机制显著上调,是肥胖性高血压形成的分子基础。我们的结果同时表明,PKC/CPI-17信号通路是肥胖性高血压防治的关键靶标。