Ang/Tie通路在糖尿病合并难愈创面血管化障碍中的作用机制及治疗靶点的研究

Neovascularization obstacle is the mian reason of non-healing wound with diabetes milletus. Our previous study showed that Vascular endothelial cells can proliferate actively in the diabetic wound with deep partial-thickness burns, but it is still poor in blood supply due to lack of functional capillaries. In normal wound healing process, residual vascular endothelial cells can be formed through sprouting of new blood vessels and this process is regulated by Ang/Tie signaling pathways and VEGF. Initial study showed that: sustained abnormal high expression of Ang-2 was founded in the diabetic wound, suggesting that Ang/Tie signaling pathway abnormalities may be involved in the vascular disorder. The mechanism and whether the Ang/Tie signaling pathways abnormalities related to local high glucose content in wound tissues and glycation end products (AGEs) accumulation need be further studied. This study is envisaged to setup the vascular endothelial cells cultured system in the high glucose and/or AGEs accumulate environment and non-healing wound in diabetic rat model; explore the Ang/Tie signaling pathway with the multiple regulations in order to elucidate the links among the environment of high glucose and AGEs accumulation, vascular endothelial cells, Ang/Tie signaling pathways and neovascularization obstacle and clarify the mechanism of neovascularization obstacles in diabetic wound and provide new ideas for prevention and treatment.

血管化障碍是糖尿病创面难愈的重要原因。我们前期研究表明，糖尿病合并难愈创面中血管内皮细胞数量未见下降，却存在新生血管形成不足，导致不能构建局部良好血运的现象。而在正常创面愈合过程中，创面残存的血管内皮细胞通过芽生的方式能形成新生血管，这个过程受Ang/Tie信号通路以及VEGF调控。预实验显示：糖尿病创面中Ang-2持续性高水平表达，提示Ang/Tie信号通路异常可能参与了血管化障碍，其内在机制以及Ang/Tie信号通路是否与创面组织中局部高糖含量以及糖基化终末产物（AGEs）蓄积相关需要进一步研究。因此本项目设想构建高糖和AGEs蓄积环境下血管内皮细胞培养体系及糖尿病大鼠创面难愈模型，通过多个环节调控Ang/Tie信号通路，探讨高糖环境和AGEs蓄积、血管内皮细胞、Ang/Tie信号通路在新生血管形成中的作用关系，阐明糖尿病难愈创面新生血管化障碍的内在机制并提供临床防治新思路。

血管化障碍是糖尿病创面难愈的重要原因。本项目构建高糖和AGEs蓄积环境下血管内皮细胞培养体系及糖尿病大鼠创面难愈模型，探讨高糖环境和AGEs蓄积、血管内皮细胞、Ang/Tie信号通路在新生血管形成中的作用关系，阐明糖尿病难愈创面新生血管化障碍的内在机制并提供临床防治新思路。研究结果表明糖尿病难愈创面血管化障碍与新生血管形成不良有关，而血管内皮细胞增殖能力改变关并不是主要原因；参与调控新生血管形成和成熟的Ang/Tie传导通路发生异常是其内在机制。糖尿病创面中调控血管形成因子Ang-2呈持续高水平表达；高糖和AGEs蓄积造成微环境改变导致调控Ang/Tie通路的三条主要途径的PIK2、ERK1/1和转录因子FOXO1被激活或磷酸化，Ang-2分泌异常增高；动物实验表明Ang-2被沉默后，各时相点糖尿病创面血管化显著改善，但创面愈合率没有明显差别。课题组在对Ang-2异常分泌机制研究中发现Ang/Tie在糖尿病状态下表现异常激活，但血糖恢复正常后，Ang-2也随之回复正常，但其血管化形成障碍仍存在；进一步研究显示短暂高糖环境暴露能诱导血管内皮细胞新生血管形成发生代谢记忆；对调控血管化相关基因做基因芯片PCR分析，发现多条基因参与了血管内皮细胞代谢记忆的发生，短暂接触高糖环境引起的真皮微血管内皮细胞持续性TIMP3基因下调，其机制与靠近TIMP3转录起始位置附近的具有抑制基因转录功能的位点H3K27me3水平持续增高和促进基因转录的位点H3K4me3水平持续下降有联系。本项目阐明Ang-2/Tie通路异常激活可能是糖尿病难愈创面血管化障碍的主要机制之一，糖尿病环境因素去除后，Ang-2/Tie通路亦恢复正常，而以Timp3等基因发生表观遗传学改变而产生的糖尿病代谢记忆效应则成为血管化障碍的主要机制之一。