NDPKB通过减少Ang2转录抑制糖尿病视网膜病变的机制研究

Diabetic retinopathy (DR) is characterized by pericyte loss and acellular capillary formation which is derived from increased transcription of angiopoietin 2 (Ang2) by hyperglycemia. The hexosamine pathway is one of the important biochemical pathways for DR. The enhanced hexosamine influx increases the modifications of nuclear and cytoplasmic proteins by GlcNAc (GlcNAcylation). Our previous study found that Nucleoside Diphosphate Kinase B (NDPKB) deficiency causes a diabetes-like vascular pathology via up-regulation of Ang2 and GlcNAc in the retina. Therefore, we speculate that NDPKB has a protective effect on DR which is unclear mechanism. This study intends to investigate the overexpression of NDPKB can inhibit the increase of Ang2 and GlcNAc induced by high glucose in animal and cellular experiments, and further explore the possible molecular mechanism, which may indicate new precautionary and therapeutic methods for DR.

糖尿病视网膜病变（Diabetic retinopathy, DR）的病理变化起始于高血糖增加血管生成素2(Ang2)的转录，导致视网膜周细胞的脱落和无细胞毛细血管的形成。高血糖通过己糖胺代谢途径增加细胞内蛋白的N-乙酰葡糖胺修饰（GlcNAcylation）是DR发生的生化途径之一。本课题组前期研究首次发现，核苷二磷酸激酶B（Nucleoside Diphosphate Kinase B, NDPKB）基因的缺失可引起视网膜Ang2水平增高和GlcNAc修饰蛋白增多，引起类糖尿病视网膜病变。因此我们推测，NDPKB对DR有保护性作用，然而具体机制不清。本研究拟通过动物及细胞实验验证NDPKB高表达可抑制高糖引起的Ang2和GlcNAc增多并探讨其可能的分子机制，为DR的预防和治疗提供新思路。

背景：糖尿病（DM）引起的视网膜内皮细胞（REC）功能异常是糖尿病性视网膜病变（DR）的重要病理过程。长链非编码RNA（lncRNAs）是近年发现的DR的新的调控因子。本研究旨在探讨lncRNA Hotair在调节DM诱导的REC功能障碍中的作用和机制。方法：分离视网膜血管网进行免疫组织化学染色分析，以评估Hotair在体内视网膜血管损伤中的作用。EdU，transwell，细胞通透性，CHIP，荧光素酶活性，RIP，RNA pull-down和Co-IP测定等实验方法用于Hotair介导的REC功能异常的机制研究。结果：在糖尿病视网膜和高糖（HG）刺激的REC中，Hotair表达显著增加。 Hotair基因沉默在体外抑制了HG刺激的REC的增殖，侵袭，迁移和通透性，并在体内减少了视网膜无细胞毛细血管的形成和血管的渗漏。具体机制如下，Hotair与LSD1结合，可通过降低启动子上的H3K4me3水平来抑制VE-钙粘着蛋白转录，并促进转录因子HIF1α介导的VEGFA转录活性。此外，LSD1介导了Hotair对HG条件下REC功能的影响。结论：Hotair通过与LSD1结合，减少VE-钙粘着蛋白转录和增加VEGFA转录，导致REC功能障碍，从而引起DR。这些结果表明，Hotair是DR潜在的治疗靶标。