VEGF-B在足细胞胰岛素抵抗及糖尿病肾病发生中的作用研究

Diabetic nephropathy has become one of the leading causes of end-stage renal disease (ESRD) worldwide, which is initially manifested by proteinuria.Podocyte injury is one of the most important event in the develepment of proteinuria. Although insulin resistent has been reported to play an important role in many kinds of glomerular diseases with metabolic disorder, the mechanism of how insulin resistent triggers podocyte injury remains unknown. Vascular endothelial growth factor B(VEGF-B) was shown to be critical in the development of insulin resistent in rodent modles of diabetic nephropathy. It was found that overexpression of VEGF-B causes insulin resistent in skeleton and cardiac muscle. However, the role of VEGF-B in podocyte injury is not clear. Recently, our prelimarry data showed that VEGF-B triggered calcium entry in podocytes, indicating that VEGF-B could disturb calcium signaling which lead to podocyte injury under diabetic conditions. Furthermore, upregulated TRPC6 expression was found in podocytes cultured under high glucose condition. TRPC6, which is the most important calcium channel in podocyte, was shown to be critical in the development of podocyte injury. Taken together, these observations suggest that VEGF-B might trigger calcium entry via TRPC6 channel，lead to insulin resistent in podocyte. In this study, we plan to use podocyte cell line, db/db mice and clinical samples to explore the role of VEGF-B signaling in podocytes. In addition, the possible molecular mechanism of VEGF-B-induced insulin resistent in podocytes and proteinuria will be addressed, which might shed light on the current understanding of the pathogenesis of podocyte injury and provide a novel therapeutic strategy for diabetic nephropathy.

糖尿病肾病是导致终末期肾脏病的主要原因，蛋白尿是其主要临床表现，而足细胞损伤是蛋白尿发生的始动因素。糖脂代谢紊乱所致足细胞胰岛素抵抗可能是足细胞损伤的早期事件，然而机制未明。新近发现血管内皮生长因子B (vascular endothelial growth factor B, VEGF-B)是介导糖尿病早期骨骼肌和心肌细胞胰岛素抵抗的关键因子，而其对足细胞的作用尚不明确。我们前期研究发现，VEGF-B刺激可引发足细胞钙离子内流，且高糖培养可上调足细胞主要钙离子通道蛋白TRPC6表达。提示VEGF-B可能通过引发钙离子过度内流导致足细胞胰岛素抵抗。本项目拟在前期研究基础上，采用体外细胞模型、基因敲除小鼠和临床肾活检标本为研究对象，探讨VEGF-B在足细胞TRPC6活化和钙内流中的作用，以期初步阐明VEGF-B在足细胞胰岛素抵抗和蛋白尿发生中的作用机制，并为糖尿病肾病早期防治提供干预策略。

足细胞损伤是糖尿病肾病进展的始动因素，代谢和内分泌紊乱可能是造成糖尿病状态下足细胞损伤的早期细胞事件。因此，探寻参与糖尿病肾病足细胞损伤的关键分子有重要的理论和现实意义，血管内皮生长因子（VEGF）表达谱的改变长期以来广受关注。已有研究证实胰岛素信号在维持足细胞结构功能中发挥重要作用，新近研究发现糖尿病小鼠VEGF-B表达升高与糖尿病早期骨骼肌和心肌细胞胰岛素抵抗相关，然而肾脏局部VEGF-B表达改变是否会造成足细胞损伤尚不明确。我们的研究发现，高糖刺激可引起体外培养人足细胞VEGF-B及其主要受体VEGFR1蛋白表达增高，这与高糖刺激下足细胞钙离子通道蛋白TRPC6表达升高趋势相一致。免疫共沉淀结果显示VEGFR1与足细胞主要钙离子通道蛋白TRPC6存在蛋白相互作用。这提示VEGF-B可能在激活其受体VEGFR1的同时影响TRPC6通道功能，造成足细胞钙信号改变。进一步对糖尿病肾病小鼠肾皮质以及人肾活检组织标本进行检测，发现VEGFR1在小鼠肾皮质及人肾小球表达增高。进而我们观察了VEGFR1在足细胞葡糖糖代谢中的作用，初步发现VEGFR1参与了足细胞葡糖糖摄取以及葡萄糖转运蛋白膜转位。VEGFR1表达及功能异常可能造成足细胞糖代谢紊乱，而调控VEGFR1可能缓解高糖状态下VEGF-B过度表达所致足细胞损伤。通过构建并筛选有效VEGFR1 siRNA序列，我们以慢病毒为载体转染VEGFR1 siRANA建立了体外培养足细胞VEGFR1低表达模型。发现敲低VEGFR1蛋白表达可能通过稳定ERK1/2信号减轻高糖所致足细胞损伤。通过建立STZ诱导的糖尿病肾病小鼠模型，并给予化学合成的VEGFR1抑制剂干预，我们发现VEGFR1抑制剂可有效稳定糖尿病肾病小鼠胰岛素信号并降低肾皮质足细胞损伤标志物desmin的表达，其作用可能与影响MAPK通路关键分子pERK1/2，p-p38磷酸化相关。这提示VEGFR1抑制剂可能通过改善足细胞胰岛素抵抗从而减轻糖尿病肾病小鼠足细胞损伤。综上所述，我们的研究结果提示在高糖刺激下，足细胞局部VEGF-B及VEGFR1表达升高，而抑制VEGFR1过度活化可能通过影响足细胞钙离子通道功能以及细胞内糖代谢，稳定 MAPK信号通路，改善足细胞胰岛素抵抗，减轻足细胞损伤，为糖尿病肾病的早期治疗体提供了潜在的新靶点。