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目的:固醇调节元件结合蛋白(Sterol Regulatory Element Binding Protein,SREBPs)裂解激活蛋白(SREBP Cleavage Activating Protein,SCAP)又称胆固醇敏感器,可反馈调控与胆固醇摄取和内源性合成相关基因即低密度脂蛋白受体(Low Density Lipoprotein Receptor,LDLr)及羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(Hydroxy Methylglutaryl Coenzyme A Reductase,HMGCoAR)的表达水平来保持机体细胞胆固醇稳态。有关SCAP以往的研究主要关注于它与脂质代谢疾病相关性及其在维持细胞内胆固醇稳态平衡中的作用等方面。近年来,SCAP在细胞增殖、器官发育,甚至胚胎致死等方面中的作用受到了更广泛的关注和研究。本研究通过构建血管平滑肌特异性SCAP基因敲除小鼠,探讨SCAP基因的缺失对小鼠胚胎发育的影响,并初步探讨其可能的分子机制。方法:SCAPflox/flox(stock Number:004162)转基因小鼠和SM22-Cre+/-(stock Number:004746)工具鼠均购自美国Jackson实验室。我们将雌性SCAPflox/flox转基因小鼠与雄性SM22-Cre+/-工具鼠交配获得SCAP血管平滑肌特异性基因敲除小鼠。剪取小鼠尾巴,通过提取尾DNA用普通PCR扩增鉴定和筛选小鼠基因型。应用RT-PCR技术验证SCAP杂合子(SM22-Cre/SCAPflox/+)验证小鼠SCAP基因敲除效果。将得到的sm22-cre/scapflox/+转基因小鼠交配,分别于胚胎期e12.5d、e14.5d、e16.5d、e18.5d取胚胎或小鼠的组织(羊膜或肝脏)检查基因型,并计算统计各基因型小鼠比例;体视显微镜下观察纯合子(实验组)和野生型(对照组)小鼠胚胎大体发育情况并拍照记录。应用rt-pcr技术检测scap纯合子(sm22-cre/scapflox/flox)e14.5d胚胎心脏scap基因的表达情况,然后取野生型和纯合子两组e14.5d心脏进行全基因转录组测序(rna-seq),检测scap血管平滑肌特异性敲除对小鼠e14.5d心脏中相关基因表达和信号通路的影响,从而对scap基因的缺失对胚胎发育的影响和其中可能的分子机制进行初步的分析探讨。结果:1.我们成功构建了scap血管平滑肌特异性敲除小鼠(以下简称为scap敲除小鼠),并且与野生型相比,杂合子scap在血管平滑肌敲除效率达50%左右。但小鼠基因型鉴定和筛选的结果发现,有趣的是,子代小鼠中并未发现纯合子小鼠(sm22-cre/scapflox/flox),子代均为杂合子小鼠(sm22-cre/scapflox/+)或者其他野生型小鼠。提示scap缺失导致纯合子小鼠胚胎期死亡。2.对小鼠的胚胎作进一步基因型的鉴定和筛选发现,在e14.5d之前,小鼠的基因型中野生型:杂合子:纯合子比例约为1:2:1,但是从e16.5d以后,纯合子的比例明显减少,至e18.5d比例下降为0,同时对e12.5d、e13.5d、e14.5d、e15.5d胚胎解剖时发现从e14.5d胚胎出现明显形态结构异常,e15.5d胚胎明显萎缩,,而且胎内有轻微出血,说明scap基因的完全缺失从14.5开始出现明显异常,并逐渐导致胚胎死亡。3.RT-PCR结果发现与野生型相比,SCAP在纯合子E14.5d心脏中的敲除率达到80%。转录组测序结果显示,在平滑肌特异性SCAP基因敲除纯合子小鼠E14.5d心脏中,实验组与野生组相比:SCAP/SREBP2信号通路与脂糖代谢相关的基因表达水平明显下降,胚胎脂糖代谢不足,导致能量代谢及供应不足;PPAR信号通路相关的基因表达水平明显下降,导致胎盘功能障碍;血小板活性及凝血功能低下,导致胚胎易出血或凝血时间延长;固有免疫系统亢进,炎症反应增加;细菌、病毒信号通路激活,可能引起胚胎宫内易感染;与胚胎或心脏发育有关的差异基因表达下调,可能导致心脏发育障碍,推测以上原因均可能导致胚胎发育不良最终引起胚胎死亡致死。结论:血管平滑肌细胞特异性SCAP基因敲除可引起纯合子胚胎发育障碍导致胚胎致死,其机制可能与SCAP的缺失影响脂糖等能量代谢,PPAR信号通路,血小板活性及凝血功能,炎症反应、固有免疫、胚胎或心脏发育等综合因素有关。