一项目名称

一、项目名称

心血管重构分子机制、检测技术和干预策略的基础研究

二、申报奖种

国家自然科学奖

三、提名者及提名意见

1，葛均波中国科学院院士复旦大学附属中山医院临床医学（内科学）本研究立足于国家和人民的重大需求，针对心血管事件的预防，综合应用基因过表达和敲除动物模型、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白组学、转录组学、病理学、影像学等先进的研究手段，在分子、细胞和整体水平，深入探讨了心血管重构的动物模型、发生机制、检测技术和干预靶点，建立了可模拟人类病变的易损斑块和糖尿病性心肌病的小鼠、大鼠和兔模型，揭示了易损斑块和糖尿病心肌损伤发生和发展的多个崭新的分子机制和信号通路，检出了动脉粥样硬化和冠心病的易感基因，建立了预警斑块易损和破裂的新技术和新指标，发现了可有效干预易损斑块、缺血性心肌病、糖尿病性心肌病、糖尿病性肾病和腹主动脉瘤的系列新靶点、多肽、小分子化合物和药物，在Eur Heart J、J Am Coll Cardiol、Cell Met、Nat Rev Cardiol、Diabetes Care、PNAS、Autophagy等国际高水平专业杂志共发表SCI收录论文120篇（代表性论文8篇），其中IF>20的论文1篇，IF≥10的论文7篇，IF>5的论文36篇，累积IF 605，被Nat Rev Drug Discov、Chem Rev、Nature、Nat Rev Immunol、Nat Med、Physiol Rev、Nat Immunol等国际一流期刊以及国际报刊和网站所广泛地加以引用，研究成果获国际F1000 Prime以及全国和山东省优秀博士论文等奖励，在国际心血管病学界产生了重大影响，显著提升了我国在心血管病学研究领域的学术地位，产生了重大的社会效益。这些研究成果为预防和干预动脉粥样硬化性心血管疾病，减少心血管事件的发生，指出了新的方向，不仅具有重要的理论指导意义，而且具有潜在的临床应用价值。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。

2，韩雅玲中国工程院院士沈阳军区总医院临床医学（内科学）血管重构和心室重构是构成心血管病事件链的两个关键的病理环节，但心血管重构的动物模型缺如、发生机制不明、检测方法受限、干预靶点甚少，本项目申请者针对心血管重构领域中的重大科学问题，进行了一系列深入的基础研究，深入探讨了心血管重构的动物模型、发生机制、检测技术和干预靶点，建立了可

模拟人类病变的易损斑块和糖尿病性心肌病的系列动物模型，阐明了易损斑块和心力衰竭发生和发展的多个分子机制和信号通路，发现了有效干预动脉粥样硬化性心血管疾病的系列新靶点和化合物，这些研究发表在Eur Heart J、J Am Coll Cardiol、Cell Met等国际高水平的专业杂志，被国际权威专业杂志广泛引用，多篇论文获得国际杂志编辑部的正面评论，研究成果获国际F1000 Prime、全国和山东省优秀博士论文等奖励，在国内外心血管病学界产生了重要影响，提升了我国在该领域的学术地位。这些研究成果为今后预防和干预动脉粥样硬化性心血管疾病，减少心血管事件的发生，指出了新的方向，不仅具有重要的理论指导意义，而且具有潜在的临床应用价值。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。3，宁光中国工程院院士上海交通大学瑞金医院临床医学（内科学）心血管重构是导致动脉粥样硬化性心血管事件链的关键病理环节，本研究针对心血管事件的预防，综合应用多种先进的研究手段，在分子、细胞和整体水平，深入探讨了心血管重构的动物模型、发生机制、检测技术和干预靶点等重大的科学问题，研发了易损斑块和糖尿病性心肌病的多种小动物模型，首次阐明了心血管重构发生和发展的多个新的分子机制和信号通路，发现了心血管重构的干预新靶点，这些研究发表在Eur Heart J、J Am Coll Cardiol、Cell Met等国际高水平的专业杂志，被国际权威专业杂志和国际媒体广泛引用，多篇论文获得国际杂志的正面评论，研究成果获国际F1000 Prime、全国优秀博士论文等奖励，在国际心血管病学界产生了重大影响，为今后预防和干预心血管重构，降低心血管事件的发生率，指出了新的方向，这些研究成果不仅具有重要的理论指导意义，而且具有潜在的临床应用价值。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。

四、项目简介

近年研究发现，血管重构和心室重构构成心血管事件链的两个关键病理环节。然而，在心血管重构研究领域中存在着动物模型缺如、发生机制不明、检测方法受限、干预靶点甚少等重大科学问题。

申请者针对上述科学问题，进行了为时10年的基础研究，取得了多项原创性成果：1．建立了可模拟人类心血管重构的动物模型：包括新西兰兔斑块破裂模型、以及糖尿病性心肌病大鼠模型；2. 揭示了心血管重构发生和发展的分子机制：首次发现长期冷刺激可导致小鼠脂溶解，，肝脏合成胆固醇增加，血脂水平升高，加速AS病变；发现了血管内皮细胞自噬促进剂ABO和 mTOR的小分子激活剂3BDO，为研究细胞自噬机制提供了新的工具；发现精氨酸酶1减轻炎症刺

激状态下血管平滑肌细胞内的炎症因子，进而稳定AS斑块；发现铁调素可促进巨噬细胞内铁沉积、脂质积聚、氧化应激和炎症因子释放，导致斑块不稳定；发现TNF-α通过ASK1-JNK-NonO蛋白通路抑制P4Hα(1)和胶原合成；发现TGF-β1可增强而Gax基因可抑制Smad，MAPK和整联蛋白三条信号通路的交互作用和血管外膜成纤维细胞的功能，进而调控血管重构。3. 检出了心血管重构的易感基因和斑块破裂的预警指标：首次发现TRIB3是代谢综合征患者颈动脉粥样硬化的易感基因，TrkB是冠心病心血管事件的易感基因和内皮屏障功能新的调控者；在易损斑块动物模型中，发现斑块应变是预测斑块易损和破裂的可靠指标；在颈动脉斑块的患者中，发现斑块的三维应变可预测缺血性脑卒中；发现了可预测动物模型和临床患者斑块破裂的生物学和影像学指标；4. 证明了可有效干预心血管重构的新靶点和新药物：发现ACE2过表达和Ang-(1–7)可减轻斑块早期病变和稳定斑块晚期病变，阐明了这些疗效的关键分子和信号通路；发现ACE2基因过表达可改善糖尿病左室重构并阐明了其细胞和分子机制：证明了ACE2基因过表达和Ang-(1–7)改善糖尿病性肾病的有益作用及其分子机制；提出了心血管疾病ACE2-Ang-7治疗新轴线的概念；首次发现过继转移Treg可稳定易损斑块，其疗效主要由TGF-β和IL-10所介导；证明他汀治疗可增加AS斑块中Treg的数量，调节抗炎和促炎细胞之间的平衡，揭示了他汀多效性作用的新机制；发现过继转移Treg可通过减少炎症因子和MMPs释放、增加抗炎因子的产生而降低腹主动脉瘤的发生率和严重性；发现TRIB3 基因沉默可减轻糖脂代谢异常和胰岛素抵抗，抑制和稳定AS病变，改善糖尿病左室重构；揭示了代谢应激状态下AMPK-FOXO3a信号通路降低细胞内ROS的作用和机制；证明小剂量雷帕霉素和中药通心络有稳定斑块的作用并阐明了其机制；首次证明血管和动脉再生因子的联合治疗作用，在多种缺血动物模型中，联合应用FGF-2和PDGF-BB可显著地改缺血区的血流灌注和功能。

上述系列研究在Eur Heart J、J Am Coll Cardiol、Cell Met、Nat Rev Cardiol、Diabetes Care、PNAS、Autophagy等国际高水平学术期刊发表SCI收录论文120篇（代表性论文8篇），其中IF>20的论文1篇，IF≥10的论文7篇，IF>5的论文36篇，累积IF 605，多次获得编辑部正面评论，被Nat Rev Drug Discov、Nature、Nat Rev Immunol、Nat Med等国际一流期刊广泛引用，获评F1000 Prime 论文、全国优秀博士论文等，在国际学术界产生了重大影响。

五、客观评价

一、对于发现点1的评价

1. 针对易损斑块动物模型的研究，AJP发表编辑部述评指出“该模型提出了未来可能预测冠心病事件高危患者的令人兴奋的新方法”(Am J Physiol, Heart Circ Physiol,2009;297:1967-9, IF 3.838）。该研究获山东省优秀博士论文。

二、对于发现点2的评价

1. 针对寒冷与心血管病事件的研究，2013年7月3日英国泰晤士报和国际多个网站作了报道。Hui XY等人指出：“我们与董梅等人的研究一致，30℃常温下的小鼠血清脂联素表达水平低于6℃小鼠”（Cell Metab, 2015,22:1-12, IF 18.164）。Laurila PP等人指出：“董梅等人发现，冷刺激下的Ldlr-/-小鼠脂联素水平降低，而全身使用脂联素可抑制斑块发展”(Sci Transl Med, 2016,8, 323ra13，IF 16.796)。Berbee JFP等人指出：“如董梅所述，冷刺激所致棕色脂肪激活可加重ApoE-/-和Ldlr-/-小鼠的高胆固醇血症和AS。由于这一研究，棕色脂肪激活对于胆固醇代谢和AS的影响变得具有争议”（Nat. Commun, 2015,6:6356, IF 1

2.124）。该组作者近期指出：“董梅等人证明，冷刺激状态下棕色脂肪激活对于血浆胆固醇水平的有益作用由于肝脏胆固醇合成增加被消弱了”（Circ Res,2016,118,173-82, IF 1

3.965）。该研究获评山东省优秀博士论文。

2. 针对血管内皮细胞自噬机制的研究，Wang K等人引用时指出：“在内皮等多种细胞中已发现有LncRNAs” （Nat Commun, 2015,6:6779, IF 12.124）。Martin DD等人指出：“该研究发现FKBP1A是mTor的抑制剂”（Trends Neurosci,2015,38:26-35, IF 11.124）。

3.针对血管平滑肌细胞炎症机制的研究，Eirin A等人引用并指出：“已有研究报告，AS、高血压和糖尿病等疾病时精氨酸酶1可导致内皮功能异常”（Eur Heart J, 2014;35:3258-66, IF 20.212）。Touyz RM等人引用本文指出：“精氨酸酶2内皮和平滑肌细胞中表达，在多个血管床已发现此酶”（Circ Res. 2014;115:412-4, IF 13.965）。

4. 针对红细胞和铁调素与斑块不稳定的研究，Crielaard BJ指出：“巨噬细胞、铁和AS的关系可能部分由于铁对LDL氧化的直接作用以及铁隔离所致巨噬细胞表型的改变”（Nat Rev Drug Discov, 2017,16:400-23, IF 57）。Hopkins PN在他的系统综述中指出：“在晚期AS伴有继发性斑块内出血时，胞内铁增多可能是重要的促炎因素” （Physiol Rev, 2012,93: 1317-1542, IF 27.372）。Fernandez-Real JM等人引用并指出：“在加速性AS小鼠模型中，铁调素通过调节巨噬细胞的铁稳态促进了斑块不

稳定（Lancet Diabetes Endocrinol, 2014,2:513-26, IF 19.742）。该研究获评山东省优秀博士论文。

5. 针对炎症抑制胶原合成的研究，ATVB杂志发表编辑部评论：“该文发现了JNK通路抑制细胞外基质合成的新机制，这是具有治疗意义的重要发现”（ATVB, 2007;27;1677-8, IF

6.607）。Breyer MD等人指出：“凋亡信号激酶ASK1可被多种刺激所激活，如ROS和本文报告的TNFR1所介导的TNF激活”（Nat Rev Drug Discov,2016,15:568-88, IF 57）。针对申请者IL-18的研究，Ouchi N等人指出：“在大鼠中过表达IL-18可增加内皮细胞粘附因子的表达、血管壁巨噬细胞浸润以及血管壁结构异常”（Nat Rev Immunol, 2011,11:85-97, IF 39.932）。Guo H等人指出：“在动物模型中升高IL-18可引起血管炎症，增加斑块不稳定”（Nat Med, 2015,21:677-87, IF 29.886）。

三、对于发现点3的评价

1.针对TRIB3作为AS易感基因的研究，Prudente S等人引用并指出：“胰岛素抵抗与心血管病可能有共同的遗传学背景，TRIB3基因多态性的发现支持这一观点”（Nat Rev Endocrinol, 2009 5:682-93, IF 18.318）。2012年该组学者再次评述：“该研究发现，即使在多变数分析后，TRIB3的R84变异依然是颈动脉AS的独立危险因素”（Endocr Rev, 2012,33:526-46, IF 15.745）。

2.针对TrkB作为冠心病易感基因的研究，Hashimoto K进行了评述：“该研究显示血浆BDNF水平可能与未来的冠心病事件和死亡率相关，强烈提示BDNF在心血管病发病中的关键作用”（Prog Neurobiol, 2013,100:15-29, IF 1

3.217）。美国Framingham研究中心主任Vasan RS领导的孟德尔随机临床研究证明了二者之间的因果关系，从而证实了申请者最初的结论（J Am Heart Assoc. 2015;4: e001544, IF

4.863）。

3．针对斑块破裂预测指标的研究，美国科学院院士Braunwald E教授指出：“该研究发现了迄今甚少的能与影像学相结合的生物标记物”（J Am Coll Cardiol, 2008, 52:1095-103, IF 19.896）。

四、对于发现点4的评价

1. 针对ACE2过表达抑制和稳定AS病变的研究，Hopkins PN评述：“该研究显示过表达ACE2可减少主动脉根部AS病变的面积”（Physiol Rev, 2012,93: 1317-42，IF 27.372）。该文获评2011年中国百篇最具影响的国际学术论文和全国优秀博士论文。Castrop H等人指出：“最近研究证实Ang（1-7）在动物模型中有消退AS斑块的作用”（Physiol Rev,2010,90:607-73, IF 27.372）。

2.针对ACE2过表达改善糖尿病左室重构的研究，JACC副主编Greenberg B 发表编辑部评论：“该研究表明，对于预防或者治疗心血管疾病，升高心肌内ACE2的活性可能是一个有益的策略”（J Am Coll Cardiol, 2012, 59:748-50, IF 19.896）。Weber KT等人指出：“过表达ACE2和上调Ang（1-7）可减轻心肌梗死或糖尿病性心肌病的病理性重构”（Nat Rev Cardiol, 2013,10:15-26, IF14.299）。

3. 针对ACE2过表达和Ang(1–7)改善糖尿病性肾病的研究，Faculty 1000专家Tang S发表评论：“该研究首次证实了Ang（1-7）对于糖尿病性肾病的有益作用，Ang（1-7）可能是比ARB更强大的武器。” 该文获评F1000 Prime论文和山东省优秀博士论文。申请者关于ACE2-Ang-7治疗新轴线的综述被美国医学科学院院士Oparil S所引用：“在高血压动物模型中，增强ACE2/Ang(1-7)/Mas轴线可对抗经典RAS的作用”（Circ Res. 2015;116:1074-95, IF 13.965）。

4. 针对过继转移Treg减轻血管炎症的研究，两位美国科学院院士Christophe B 和Diane M指出：“在人和鼠的非淋巴组织中如AS斑块等，已证实存在特殊的Treg 细胞群”（Nat Immunol, 2013, 14:1007-13, IF 22.509）。Lichtman AH等人指出：“他汀对于Treg的作用有助于解释此药的多效性抗炎作用”（J Clin Invest, 2013;123:27-36, IF 12.784）。

5. 针对雷帕霉素稳定斑块的研究，美国老龄学会主席Kaeberlein M指出：“通过减轻年龄相关炎症这一诱人的机制，mTORC1抑制有可能在哺乳动物中延缓多个年龄相关的病理改变”(Nature, 2013, 17;493:338-45, IF 40.137)。Weichhart T引用本文时指出：“在多种动物模型中，利用遗传或药物的方法抑制mTOR复合体1可减轻AS病变、斑块中巨噬细胞浸润和全身炎症”（Nat Rev Immunol, 2015,15:599-614, IF 39.932）。

6. 针对血管再生因子的研究，Millard RW等人指出：“来自移植细胞的基因转染或来自FGF-2和PDGF-BB的蛋白组合治疗，已被证明可促进心肌血管再生”（J Am Coll Cardiol，2009, 53: 2148-2149，IF 19.896）。Finetti F等人引用此文并指出“PGE2和FGF-2促进血管生成的协同机制可能在创伤愈合、侧支循环、血运重建和慢性炎症中起作用”（Circ Res, 2009, 105: 657-66, IF 13.965）。Jasmine P. J. Wu指出：“已有研究报告联合血管生长因子治疗对于组织再生的益处和重要意义”(Sci Transl Med, 2016, 8:365ra160, IF 16.796)。该研究获评全国优秀博士论文。

六、代表性论文专著目录

1，W ang XP, Zhang W, Liu XQ, Wang WK, Yan F, Dong WQ, Zhang Y, Zhang MX. Arginase I enhances atherosclerotic plaque stabilization by inhibiting inflammation and promoting smooth muscle cell proliferation. European heart journal 2014;35(14):911-9. (影响因子

20.212)

2，D ong B, Yu QT, Dai HY, Gao YY, Zhou ZL, Zhang L, Jiang H, Gao F, Li SY, Zhang YH, Bian HJ, Liu CX, Wang N, Xu H, Pan CM, Song HD, Zhang C, Zhang Y.

Angiotensin-converting enzyme-2 overexpression improves left ventricular remodeling and function in a rat model of diabetic cardiomyopathy. Journal of the American College of Cardiology 2012;59(8):739-47. (影响因子19.896)

3，D ong M, Yang X, Lim S, Cao Z, Honek J, Lu H, Zhang C, Seki T, Hosaka K, Wahlberg E, Yang J, Zhang L, L?nne T, Sun B, Li X, Liu Y, Zhang Y, Cao Y. Cold exposure promotes atherosclerotic plaque growth and instability via UCP1-dependent lipolysis. Cell metabolism 2013;18(1):118-29. (影响因子18.164)

4，J iang F, Yang J, Zhang Y, Dong M, Wang S, Zhang Q, Liu FF, Zhang K, Zhang C.

Angiotensin-converting enzyme 2 and angiotensin 1-7: novel therapeutic targets. Nature reviews Cardiology. 2014 Jul;11 (7):413-26. (影响因子14.299)

5，G ong HP, Wang ZH, Jiang H, Fang NN, Li JS, Shang YY, Zhang Y, Zhong M, Zhang W.

TRIB3 functional Q84R polymorphism is a risk factor for metabolic syndrome and carotid atherosclerosis. Diabetes care 2009;32(7):1311-3. (影响因子11.857)

6，L u H, Xu X, Zhang M, Cao R, Br?kenhielm E, Li C, Lin H, Yao G, Sun H, Qi L, Tang M, Dai H, Zhang Y, Su R, Bi Y, Zhang Y, Cao Y. Combinatorial protein therapy of angiogenic and arteriogenic factors remarkably improves collaterogenesis and cardiac function in pigs.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2007;104(29):12140-5. (影响因子9.661)

7，Z hang C, Zhao YX, Zhang YH, Zhu L, Deng BP, Zhou ZL, Li SY, Lu XT, Song LL, Lei XM, Tang WB, Wang N, Pan CM, Song HD, Liu CX, Dong B, Zhang Y, Cao Y.

Angiotensin-converting enzyme 2 attenuates atherosclerotic lesions by targeting vascular cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2010;107(36):15886-91. (影响因子9.661)

8，G e D, Han L, Huang S, Peng N, Wang P, Jiang Z, Zhao J, Su L, Zhang S, Zhang Y, Kung H, Zhao B, Miao J. Identification of a novel MTOR activator and discovery of a competing endogenous RNA regulating autophagy in vascular endothelial cells. Autophagy 2014;10(6):957-71. (影响因子8.593)

七、主要完成人情况

1、姓名：张澄排名：1/5 技术职称：教授

工作单位：山东大学齐鲁医院

完成单位：山东大学齐鲁医院

对本项目主要学术贡献：

担任本研究依托课题的第一完成人

对本项研究所有发现点1、2、4做出实质性贡献

担任本研究代表性论文2、4、7的课题设计、课题指导、论文撰写和论文修改工作

曾获国家科技奖励情况：

2011年全国优秀博士论文奖（唯一）

2、姓名：张运排名：2/5 技术职称：教授

工作单位：山东大学齐鲁医院

完成单位：山东大学齐鲁医院

对本项目主要学术贡献：

担任本研究依托课题的第二完成人

对本项研究所有发现点1、2、4做出实质性贡献

担任本研究代表性论文1、3、6、7的课题设计、课题指导、论文撰写和论文修改工作

曾获国家科技奖励情况：

1993 年获国家科学技术进步三等奖（第一位）

1997 年获国家科学技术进步三等奖（第一位）

1998 年获国家科学技术进步三等奖（第二位）

2006 年获国家科学技术进步二等奖（第二位）

2009 年获何梁何利科学与技术进步奖（唯一）

3、姓名：张铭湘排名：3/5 技术职称：教授

工作单位：山东大学齐鲁医院

完成单位：山东大学齐鲁医院

对本项目主要学术贡献：

担任本研究依托课题的第三完成人

对本项研究所有发现点1、2、4做出实质性贡献

担任本研究代表性论文1的课题设计、课题指导、论文撰写和论文修改工作

曾获国家科技奖励情况：

无

4、姓名：张薇排名：4/5 技术职称：教授工作单位：山东大学齐鲁医院

完成单位：山东大学齐鲁医院

对本项目主要学术贡献：

担任本研究依托课题的第四完成人

对本项研究所有发现点2、3做出实质性贡献

担任本研究代表性论文5的课题设计、课题指导、论文撰写和论文修改工作

曾获国家科技奖励情况：

无

5、姓名：苗俊英排名：5/5 技术职称：教授工作单位：山东大学

完成单位：山东大学

对本项目主要学术贡献：

担任本研究依托课题的第五完成人

对本项研究所有发现点2做出实质性贡献

担任本研究代表性论文8的课题设计、课题指导、论文撰写和论文修改工作

曾获国家科技奖励情况：

无

八、完成人合作关系说明

该成果由山东大学齐鲁医院张澄、张运、张铭湘、张薇、山东大学生命科学学院苗俊英作为项目完成人共同完成，张澄教授作为第一完成人，与第二完成人张运教授合作发表论文多篇、合作申报山东省自然科学二等奖1项。张澄教授作为第一完成人，与第三完成人张铭湘教授合作发表论文多篇、合作申报教育部高等学校自然科学奖一等奖1项、合作申报科技部973子课题2项。张运教授作为第二完成人，与第五完成人苗俊英教授合作发表论文多篇、合作国家自然基金委创新群体基金1项。张运教授作为第二完成人，与第四完成人张薇教授合作发表论文多篇。

第一完成人签名：

完成人合作关系情况汇总表

承诺：本人作为项目第一完成人，对本项目完成人合作关系及上述内容的真实性负责，特此声明。