mTORC1/Grb10通路在高糖诱导血管内皮损伤中的作用研究

High glucose can induce vascular endothelial cell damage.However, its mechanisms are not clear completely. Dysfunction of mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) exists in diabetic conditions.Recent studies suggested that the growth factor receptor-bound protein 10 (Grb10) is the downstream substrate of mTOC1.However, the roles of mTORC1/Grb10 pathway in endothelial cell damage induced by high glucose remain unknown. Our previous experimental results revealed that high glucose can stimulate mTORC1 and Grb10 activity in vascular endothelial cell, then downregulate the expression of insulin receptor substracte-1 (IRS-1) and induce endothelial cell apoptosis, and alpha-lipoic acid can attenuate the changes induced by high glucose.Therefore, we hypothized that high glucose stimulates mTORC1/Grb10 signal pathwy, then downregulates PI3K/Akt pathway, results in the endothelial cell damage. In this programme, (1)from in vitro studies to in vivo animal studies, the effects of mTORC1/Grb10 signal pathway in vascular endothelial cell damage induced by high glucose will be detected. (2)The intervation study of lipoic acid on the changes of mTORC1/Grb10 signal pathway induced by high glucose will be performed in both in vitro and in vivo studies.The aim of the programme is that the mollecular mechanisms of mTORC1/Grb10 signal pathway in endothelial cell damage induced by high glucose will be uncovered and the theoretical evidence will be understood deeply.Also, these results can provide new therapeutic target and new drug for diabetic vascular complications.

高血糖可损伤血管内皮细胞，在糖尿病血管病变的发生与发展中起重要作用。然而，其机制还未完全阐明。mTORC1在糖尿病状态下出现功能失常。最近研究发现Grb10是mTORC1的下游底物，但对mTORC1/Grb10通路在高糖损伤血管内皮中的作用所知甚少。申请者的实验结果发现，高糖激活内皮细胞mTORC1活性，进而激活Grb10,胰岛素受体底物1表达降低，细胞凋亡增加，硫辛酸对此具有拮抗作用。据此，申请者提出如下假说：高糖通过激活mTORC1/Grb10通路，下调PI3K/Akt活性,引发内皮细胞损伤。本项目拟从体外细胞学和体内动物实验探讨mTORC1/Grb10通路在高糖损伤内皮细胞中的作用以及抗氧化剂硫辛酸的干预作用，试图阐明mTORC1/Grb10通路在高糖损伤血管内皮中的分子机制及信号转导通路；其结果将加深对糖尿病血管病变发病机制的理论认识，并可为防治糖尿病血管病变提供新靶点及新药物。

糖尿病的主要临床特点是高血糖，高血糖可损伤血管内皮细胞，在糖尿病血管病变的发生与发展中起重要作用。然而，其发生机制还未完全阐明。该项目原计划对哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）/生长因子受体结合蛋白10（Grb10）信号通路在高糖诱导血管内皮损伤中的作用开展研究，从分子水平阐明血管内皮损伤的作用机制，为临床糖尿病血管病变的防治提供科学依据。该项目进展顺利，体内和体外实验结果均显示，高糖可以诱导血管内皮细胞损伤和凋亡，进一步增加动脉粥样硬化的发生和发展。高糖损伤血管内皮细胞与腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）/mTOR有关，与Grb10信号无关。此后，我们及时调整了思路，把目标对准了当前研究的前沿-鸢尾素（irisin）和生长分化因子11（GDF11）对糖尿病血管内皮功能障碍的保护作用及其作用机制，探讨保护内皮细胞的新措施。.在针对irisin的研究方面，通过ApoE-/-糖尿病小鼠模型及细胞实验发现，irisin可拮抗高糖对血管内皮细胞损伤作用，使内皮舒张功能改善，内皮细胞凋亡降低，其作用机制与AMPK/ mTOR信号通路有关，对Grb10信号蛋白的表达无明显影响；同时还发现，irisin可激活内皮蛋白激酶B（Akt）-内皮一氧化氮合酶（eNOS）信号通路保护血管内皮细胞。.在针对GDF11的研究方面，我们研究发现， GDF11也可改善内皮依赖性舒张功能障碍，减少血管内皮细胞凋亡，减小动脉粥样硬化斑块表面积及横断面积, 促进内皮细胞增殖，其保护作用与激活转化生长因子-β(TGF-β)/Smad和AMPK/eNOS信号途径有关，对Grb10信号蛋白的表达无明显影响。.上述结果提示，高血糖损伤血管内皮细胞与mTOR有关，irisin及GDF11可改善高糖引起的血管内皮损伤、进而延缓动脉粥样硬化的发生与发展，在防治动脉粥样硬化方面具有良好的临床应用前景。