血管构成胚胎中第一个形成的器官心脏,并形成我们身体内最大的网络系统,对于其他器官的生长及修复都至关重要。血管生成的异常调节多导致炎症反应、免疫失调、恶性肿瘤或者局部缺血等症状。广义的血管生成包括三个主要过程:血管发生、血管生成以及动脉生成。血管祖细胞通过这三个过程逐步形成成熟的动静脉以及毛细血管网络。对于血管生成疾病调控机制的研究,不仅可以揭示正常血管发育命运决定的机制,而且为医学上的提前预防及治疗提供理论基础。他汀类药物作为血管疾病治疗的常用药物,主要是通过抑制内源性胆固醇合成的甲羟戊酸途径中的关键酶即3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMG-CoA还原酶)的活性,抑制血管内皮细胞的炎症反应,进而改善内皮细胞功能。相关文献报道指出,临床治疗中他汀类药物也可以通过降低类异戊二烯催化酶的底物FPP及GGPP的含量,降低接受类异戊二烯化修饰的小G蛋白活性,进而影响血管生成相关细胞的生物学功能。而在胚胎发育阶段血管生成方面,蛋白质异戊二烯化修饰的作用却鲜有报道。于是我们对合成类异戊二烯化修饰底物GGPP的关键酶香叶基香叶基二磷酸合成酶GGPPS进行重点研究,在体内和体外分别构建GGPPS敲除的内皮细胞模型。在体内,通过Cre-loxP系统,利用Tie2-cre构建GGPPS内皮细胞特异性敲除小鼠。经解剖学、组织形态学和免疫荧光标记的分析显示,GGPPS内皮细胞特异性敲除小鼠出现早期胚胎致死现象。约在胚胎发育E10.5天死亡,胚胎逐渐被母体吸收,胚胎外血管网络不易观察,胚胎内血管网络结构紊乱,缺少大的血管分支,心脏发生出现畸形。在E9.5天GGPPS敲除小鼠胚胎内血管发育正常,背主动脉上的内皮细胞招募血管平滑肌细胞不完全,且卵黄膜上血管网络结构异常,胚外血管未能正常形成。在体外,通过细胞转染技术,利用siGGPPS,在HUVEC细胞内构建GGPPS敲除模型。经过免疫荧光标记、细胞活力检测及细胞划痕修复实验分析显示,GGPPS缺失对于体外培养内皮细胞的增殖及细胞活力都有抑制作用,而对内皮细胞的迁移能力无显著影响。以上结果表明,GGPPS内皮细胞特异性敲除引起胚胎内血管结构紊乱,以及胚胎外卵黄膜血管生成异常。我们猜想,缺失的GGPPS有可能通过影响胚胎内的动脉生成过程,及胚胎外内皮细胞的增殖过程,最终引起早期胚胎致死现象。因而,GGPPS在维持内皮细胞正常生物功能及血管生成方面发挥着重要的作用,GGPPS内皮细胞特异性敲除小鼠为研究胚胎发育阶段血管生成的机制提供了良好的模型,也为心血管疾病的治疗方案提供了新颖的思路。