糖尿病和血流动力学紊乱促进冠状动脉粥样硬化性心脏病进展分子机制的研究

摘要

糖基化终末产物(Advanced glycation end-products,AGEs)的异常增多以及巨噬细胞吞噬增加是糖尿病病人动脉粥样硬化病变加剧进展的重要原因。本研究探索了AGEs刺激下FABP4表达增多与巨噬细胞吞脂增强之间的联系以及具体的分子调节机制。我们发现,AGE化的牛血清白蛋白(AGE-BSA)可显著增强巨噬细胞内脂肪酸结合蛋白4(fatty acid binding protein4,FABP4)的表达水平以及细胞内甘油三酯(triglycerol)和总胆固醇(total cholesterol)含量。进一步研究发现,该效应由细胞膜表面35kDa的特异性跨膜受体RAGE(receptor for advanced glycationend-products)所介导,RAGE一方面可与AGEs发生特异性结合,另一方面则通过其胞内段转导信号并激活相关通路;在利用特异性小干扰RNA阻断RAGE表达后,AGEs诱导(RAGE-specific siRNA)的升脂效应明显减弱。此外,FABP4特异性抑制剂(FABP4 inhibitor)可显著抑制AGEs诱导下巨噬细胞内脂质蓄积。上述结果显示AGE刺激下FAPB4的异常增高导致巨噬细胞内脂质含量的显著上升,从巨噬细胞层面部分揭示了糖尿病病人动脉粥样硬化病变加剧发展的分子机制,并显示了FABP4抑制剂的潜在临床应用前景。
　　间充质干细胞(Mesenehymal stem cell,MSCs)是具有多向分化能力的重要干细胞类别,可分化为心肌细胞_、内皮细胞和平滑肌细胞等参与修复损伤的血管壁和梗死后的心肌组织。糖尿病条件下,MSCs功能受损可加重动脉粥样硬化进展并破坏对梗死心肌的修复能力。在本研究中我们也全面分析了AGEs对骨髓MSCs增殖、迁移等细胞功能的影响。
　　另一方面,在血流动力学紊流的血管分支或分叉处,内皮细胞功能受损,更易发生炎症反应并促进动脉粥样硬化病变的进展。我们此前的研究发现,硫氧还原蛋白结合蛋白(thioredoxin interacting protein,TXNIP)能介导肿瘤坏死因子α(TNFα)刺激下血管细胞粘附分子1(vascular cell adhesion molecule1,VCAM-1)的表达上调。在本研究中我们进一步探讨TXNIP在促进动脉粥样硬化病变的紊流(d-flow)环境中所扮演的角色以及相应的分子调节机制。En face免疫荧光技术显示,d-flow下血管内皮细胞中TXNIP的表达量较恒流(s-flow)部位明显上升,与该处内皮细胞粘附因子表达的上调相一致。为了进一步验证TXNIP的促炎作用,我们利用Cre/LoxP策略建立了内皮细胞特异性TXNIP敲除(endothelial cell-specific TXNIP knockout,EC-TXNIP KO)小鼠模型。Real-time PCR显示,野生型小鼠主动脉弓小弯处(d-flow区)血管壁VCAM-1和细胞间粘附分子1(intercellular adhesion molecule1,ICAM-1)表达含量较胸主动脉(s-flow区)明显上升;而EC-TXNIP KO小鼠主动脉d-flow区细胞粘附分子的表达仅轻微上调。Intravital显微镜技术进一步显示,EC-TXNIP KO小鼠肠系膜静脉内白细胞与血管壁的粘附受到明显抑制。在体外实验中我们利用“带切口的平行板流式模型(cut-out parallel flow chamber)”在同一培养皿中同时产生s-flow和d-flow,实验发现d-flow处TXNIP表达量明显增高,内皮细胞粘附能力也较s-flow区显著加强;而利用特异性小干扰RNA阻断TXNIP表达后,d-flow介导的促炎粘附效应则受到明显的抑制。机制研究显示,TXNIP作为一种“协转录抑制因子(co-trauscriptionalrepressor)”存在于细胞核中,可与内皮细胞中重要的保护性转录因子Kruppel-likefactor2(KLF2)的启动子相结合以抑制其转录与表达。本研究首次详细论证了TXNIP作为内皮细胞促炎因子在d-flow下介导内皮细胞功能损伤和白细胞粘附的关键作用,揭示了TXNIP作为转录抑制因子调控基因表达的重要生物功能。