糖尿病血管内皮仿生微环境下多因素内皮损伤及硒蛋白S抗氧化保护分子机制

基本信息
批准号:81570727
项目类别:面上项目
资助金额:52.00
负责人:杜建玲
学科分类:
依托单位:大连医科大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:仲伟俍,姚俊洁,门莉莉,于珊珊,宋桂荣,邢宇彬,崔思远,鲁佳,荣蓉
关键词:
内皮功能紊乱PKCα/PI3K信号通路糖尿病硒蛋白S微流控技术
结项摘要

Endothelial dysfunction is an initiating key step for diabetic macrovascular complications, and it is closely related to the hemodynamic microenvironment in vivo. A single factor stimulus combined with conventional cell culture in vitro in static condition rather than dynamic microenvironment is currently the major approach to investigate endothelial dysfunction in cytological study. However, diabetic patients usually coexist with other cardiovascular risk factors, and the more powerful targeting strategy for protecting endothelium is still limited. In our previous research, we found that selenoprotein S (SelS) could increase human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) resistance to oxidative stress associated with protein kinase C α (PKCα). Therefore, in this study, we plan to construct a diabetic vascular endothelium microenvironment mimicking hyperglycemia, hyperlipidemia, and hypertension on the basis of microfluidics through modulating the concentration of medium glucose and oxidized low density lipoproteins (ox-LDL) integrated with different pressure (stretching) stimuli. More importantly, we intend to delve into the mechanism of multifactorial endothelial injury and antioxidant protection of SelS through the probable PKCα/phosphatidy linositol 3-kinase (PI3-K) signaling pathway. Our results will offer a promising and biomimetic platform for investigation on endothelial protection. Moreover, this study will not only elucidate the pathological mechanism of diabetic macrovascular complications but also provide solid experimental evidence for promoting the development of SelS as a newly targeting antioxidant drug to treat diabetic macrovascular complications.

内皮功能紊乱是糖尿病大血管并发症的始动环节,与血管微环境变化密切相关。针对其细胞水平研究多采用与机体内环境差别较大的传统细胞培养和单因素干预方式,而糖尿病患者常同时合并多种心血管危险因素并缺少有效内皮保护策略。我们前期研究发现硒蛋白S(SelS)可通过抗氧化保护人脐静脉内皮细胞并与蛋白激酶Cα(PKCα)相关。本课题拟在此基础上以微流控芯片作为微环境构建平台,将调整培养液成分(糖及氧化型低密度脂蛋白浓度)和调控压力刺激有机结合,首次在糖尿病血管内皮仿生微环境下观察高糖、高脂及高压复合因素对内皮细胞功能的影响,并对SelS抵抗多因素氧化应激引起的内皮损伤及可能涉及的PKCα/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)信号通路进行研究。成果有助于为内皮保护基础研究提供全新仿生技术平台,深入阐释糖尿病大血管并发症发病机制,并为SelS作为靶向抗氧化防治糖尿病大血管并发症的新药研发提供可靠实验依据。

项目摘要

内皮功能紊乱是糖尿病(DM)大血管并发症的始动环节,与血管微环境变化密切相关。针对其细胞水平研究多采用与机体内环境差别较大的传统细胞培养和单因素干预方式,而DM患者常同时合并多种心血管危险因素并缺少有效内皮保护策略。前期研究发现硒蛋白S(SelS)可通过抗氧化保护人脐静脉内皮细胞并与蛋白激酶Cα(PKCα)相关,SelS有抗凋亡、抗炎保护血管内皮的作用,本课题在此基础上以微流控芯片作为微环境构建平台,将调整培养液葡萄糖(Glu)和氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)浓度有机结合,在DM血管内皮仿生微环境下观察高糖、高脂及高糖高脂复合因素对人主动脉内皮细胞(HAECs)的影响,并对SelS抵抗多因素氧化应激引起的内皮损伤及可能涉及的PKCα/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)/蛋白激酶 B(PKB/Akt)/内皮型一氧化氮合酶(eNOS)信号通路进行研究。结果:在DM血管内皮仿生微环境下,HAECs存活率降低、eNOS表达减少、内皮素1(ET-1)表达增加,同时伴有活性氧(ROS)水平升高、超氧化物歧化酶1(SOD1)和超氧化物歧化酶2(SOD2)表达减少;DM血管内皮仿生微环境诱导HAECs PKCα激活并抑制PI3K/Akt/eNOS信号通路;以慢病毒转染技术调节HAECs SelS表达,发现过表达SelS可抵抗DM血管内皮仿生微环境引起HAECs存活率的降低、eNOS表达的减少、ET-1表达的增加、ROS水平的升高、SOD1和SOD2表达的减少,同时伴有HAECs PKCα的抑制及PI3K/Akt/eNOS信号通路的激活,而抑制SelS表达结果则与之相反。提示DM血管内皮仿生微环境通过PKCα/PI3K/Akt/eNOS通路诱导血管内皮发生氧化应激损伤,而SelS在DM微环境中保护血管内皮抵抗氧化应激损伤并与调控PKCα/PI3K/Akt/eNOS通路有关。成果有助于为内皮保护基础研究提供全新仿生技术平台,深入阐释糖尿病大血管并发症发病机制,并为SelS作为靶向抗氧化防治糖尿病大血管并发症的新药研发提供可靠实验依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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