Sirt1/Foxo3通路在糖尿病视网膜病变中的作用和机制研究

Diabetic retinopathy (DR) is a serious complication of diabetes mellitus. The exact mechanism underlying the progression of DR still remains unclear. In our prophase research, we found asymmetric dimethylarginine (ADMA) was involved in reactive oxygen species mediated DR. Recently we found that silent information regulator l (Sirt1）which decreased endothelial damage of ADMA，and Fork-head O subfamily3 (Foxo3) as downstream transcription factor of Sirt1 were significantly decreased in the retina of diabetic rats and bovine retinal capillary endothelial cells (BRCECs) exposed to high glucose. Base on these researches, we hypothesize that Sirt1/Foxo3 pathway mediates DR vascular endothelial dysfunction by oxidative stress mechanism.To test this hypothesis, we will doing with bovine retinal capillary endothelial cells and diabetic rat model, using Western blot, co-immunoprecipitation, Elisa，adenovirus vector transfection, RNA interference and other means, from the molecular, cellular, tissue, animal overall level, to observe the important role of Sirt1/Foxo3 pathway in DR vascular endothelial cell dysfunction and to clear the mechanism of high glucose through Sirt1/Foxo3 pathway inducing DR blood-retinal barrier damage.We hope these researches would get some new findings that would bring new ideas of function and mechanism of Sirt1/Foxo3 pathway in DR and deepen pathogenesis, prevention and management of DR.

我们前期发现非对称性二甲基精氨酸(ADMA)参与了糖尿病视网膜病变(DR)氧化应激机制；新近又发现对ADMA起负调节作用的沉默信息调节因子1(Sirt1)及下游转录因子叉头蛋白O 亚家族3(Foxo3)在糖尿病大鼠视网膜组织及高糖孵育的牛视网膜微血管内皮细胞中表达下调。为此，我们提出假说：Sirt1/Foxo3 通路通过氧化应激机制介导DR血管内皮功能失代偿。为了验证这一假说，我们将通过牛视网膜微血管内皮细胞和糖尿病大鼠模型，采用Western blot、免疫共沉淀、Elisa、腺病毒载体转染、RNA干扰等手段，从分子、细胞、组织、动物整体水平等多方面探讨Sirt1/Foxo3通路在DR血管内皮细胞功能失代偿中的重要作用，明确高糖通过Sirt1/Foxo3通路诱导DR血视网膜屏障损伤的调控机制。本研究将从Sirt1/Foxo3这个新视点为揭示DR发生机制奠定基础，为DR的防治提供新的思路。

糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病严重并发症之一，已成为主要的致盲性疾病之一。糖尿病血管功能障碍是最终导致糖尿病患者视网膜病变甚至失明的主要原因，其机制主要包括高血糖诱导的氧化应激、炎症反应、细胞衰老和凋亡等。我们在前期研究的基础上，本次研究通过人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和糖尿病大鼠模型，采用Western blot、Elisa、质粒转染、RNA干扰等手段，从分子、细胞、组织、动物整体水平等多方面探讨Sirt1/FOXO3通路在DR血管内皮细胞功能失代偿中的重要作用，明确高糖通过Sirt1/FOXO3通路诱导DR血视网膜屏障损伤的调控机制。我们发现糖尿病大鼠视网膜组织Sirt1及其下游底物FOXO3表达下调，Sirt1/FOXO3信号通路影响糖尿病大鼠视网膜组织的氧化应激能力，Sirt1激动剂可以增加糖尿病大鼠视网膜组织Sirt1及FOXO3的表达，增强视网膜组织抗氧化应激的能力，有效改善糖尿病大鼠血-视网膜屏障通透性，降低糖尿病大鼠视网膜组织ADMA、炎症因子ICAM-1及VEGF的表达，从而改善血管功能。高糖环境下，HUVECs Sirt1及FOXO3表达减少，HUVECs增殖、迁移能力降低、细胞凋亡增加。继而在此基础上，我们采用了基因沉默、基因过表达及Sirt1激动剂等相关干预措施，结果发现，高糖环境下，Sirt1过表达或加入Sirt1激动剂可以减弱高糖对HUVECs增殖、迁移能力的抑制，降低细胞凋亡，而Sirt1基因沉默进一步加强了高糖对HUVECs增殖、迁移能力的抑制，增加细胞凋亡。FOXO3是Sirt1通路下游的一个很关键的靶蛋白，在高糖环境下，我们利用Sirt1基因过表达或Sirt1激动剂对Sirt1的表达及活性进行调节后，FOXO3的表达随之发生变化，FOXO3表达水平随着Sirt1表达增强而增强，并伴随细胞功能的增强，沉默FOXO3表达，上述效应消失，这说明Sirt1在高糖状态下对FOXO3具有调节作用，两者共同参与了糖尿病性血管内皮细胞损伤。进一步探讨高糖环境下Sirt1/FOXO3对血管内皮细胞的调控机制，我们发现Sirt1/Foxo3通过对PGC1-α的调控参与血管内皮细胞功能的调节。.因此，Sirt1/FOXO3信号通路作为关键通路在DR中起着重要的作用，Sirt1可能成为DR有效防治的新靶点。