糖尿病血管钙化的新机制：高糖诱导内皮细胞－成骨细胞转分化的研究

Vascular calcification (VC) is one of the common complications in diabetes mellitus(DM). It is the important risk factor for cardiovascular morbidity and mortality among patients with DM. However, the exact mechanism of the midial calcification has not been completely elucidated. Recent studies showed that conversion of endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) could be triggered into osteoblasts. Our preliminary experiment indicated that high glucose could induce the phenotypic change of the human aortic endothelial cells in a dose and time-dependent manner. And the undergoing EndMT cells also showed expression of the STRO-1 comparing to controls. Diabetic rats could present with myocardial EndMT in very early stage. On the basis of previous research, the human aortic endothelial cells culture and type 1 and type 2 DM mice model of vascular medial calcification will be used to explore the effect and mechanism of high glucose on EndMT by the ways of micro MRI, pathological changes and molecular techniques. Furthermore, whether high glucose-induces EndMT will transform into osteoblasts could contribute to the vascular calcification in DM will be investigated. And the possible signal pathway will be explored. This study will provide novel insight into the development of VC and finally contribute to the establishment of new strategy of VC prevention in DM.

血管钙化(vascular calcification,VC)是糖尿病(DM)常见的血管并发症，是导致DM患者心血管疾病发病率和死亡率显著增加的重要危险因素。然而，DM血管钙化的具体机制仍不清楚。最近研究表明，内皮细胞通过内皮间充质转分化（EndMT）成为成骨细胞可能参与血管中膜钙化的形成。我们在体外实验中发现，高糖可以诱导主动脉内皮细胞呈时间和浓度依赖性的发生EndMT，进而表达间充质干细胞标志物STRO-1等；体内研究发现，糖尿病大鼠心血管早期发生EndMT。本研究拟在前期工作基础上，通过体外主动脉内皮细胞培养以及1型和2型糖尿病转基因小鼠血管中膜钙化模型，利用分子磁共振、病理、分子生物学等多种手段，着重探讨高糖促进DM血管中膜钙化形成的机制-内皮细胞通过EndMT向成骨细胞转化，并探讨其可能的信号传导路径，以阐明糖尿病血管钙化形成的新机制，为临床早期防治糖尿病VC提供新颖思路。

血管钙化（VC）是糖尿病（DM）常见而重要的病理改变，是引起DM患者心血管疾病发病率和死亡率显著增加的重要危险因素。本项目旨在证实：高糖可以通过促进内皮细胞发生内皮间充质转分化（EndMT），向成骨细胞转化介导血管钙化，并探讨IL-1β在其中发挥的作用。主要研究结果如下：1）高糖诱导人主动脉内皮细胞（HAECs）发生EndMT，可进一步分化为成骨样细胞；2）高糖可通过激活PKCβ促进HAECs表达和分泌IL-1β增多，IL-1β可介导高糖诱导的HAECs表型转变，促进血管钙化的形成；3）心肌纤维化是DM患者常见并发症。体内外实验发现高糖能诱导大鼠心肌内皮细胞发生EndMT，使用厄贝沙坦能减轻心肌EndMT发生，从而减轻DM大鼠心肌纤维化；4）以往研究发现NADPH氧化酶p22phox的C242T多态性与糖尿病肾病发生风险具有相关性，我们对两者的关系进行meta分析发现，NADPH氧化酶p22phox C242T多态性与糖尿病合并蛋白尿患者具有相关性；5）糖尿病最后的转归必然是慢性肾脏病和慢性肾功能不全，故我们进一步研究CKD背景下异常升高的PTH对血管钙化等的影响。我们构建了慢性肾功能不全（CRF）大鼠主动脉钙化模型。研究结果发现，异常升高的PTH可促进内皮细胞发生EndMT转变，分化为软骨细胞，促进血管钙化；6）肾脏纤维化是CKD患者的最终结局，严重制约患者生存预后。我们体外培养肾小球内皮细胞发现，升高的PTH可通过激活Wnt／β-catenin通路，介导肾小球内皮细胞发生EndMT，促进肾脏纤维化；7）随着CKD病情进展，心肌发生纤维化，严重降低患者生活质量。我们研究发现PTH可促进心肌内皮细胞发生EndMT，促进心肌纤维化。使用西那卡塞降低血清PTH，可抑制心肌内皮EndMT，减轻心肌纤维化。本项目主要阐明了高糖诱导血管钙化的的新机制，证实了内皮-成骨细胞转分化在糖尿病血管钙化发生和发展的关键作用，为临床防治糖尿病血管钙化提供理论依据。本项目已发表SCI论文6篇（累计影响因子21.29，3分以上4篇），中文四篇。