组蛋白乙酰化修饰在12-脂氧化酶影响糖尿病性肾小球肥大中的作用研究

12-lipoxygenase (12-LO) can promote some genes expression such as PAI-1 and p21, which are involved in diabetic glomerular hypertrophy as well as extracellular matrix accumulation. 12-LO and TGF-β1 pathways can cross-talk and activate each other,amplify the signal transduction cascades and molecular events. It has been demonstrated that high glucose or TGF-β1 induced histone lysine hyperacetylation around PAI-1 promoter, therefore induced its overexpression. In this study, we assume 12-LO product 12(S)-HETE induce histone lysine acetylation at the promoter and transcribe regions of PAI-1 and p21 in mesangial cell; furthermore, inhibition of 12-LO expression may affect high glucose or TGF-β1 associated PAI-1, p21 expression as well as epigenetic histone acetylation at their promoter regions. Wild type and 12-LO knock out mice will be used to induce diabetic mouse model to see relative genes expression, epigenetic histone acetylation and pathological changes like glomerular hypertrophy. Taken together, from both in vitro and in vivo study, we want to explore the mechanism of histone epigenetic acetylation in 12-LO associated target genes regulation in the process of diabetic glomerular hypertrophy.

12-脂氧化酶（12-LO）通过诱导PAI-1、p21等基因的表达，参与糖尿病性肾小球肥大及细胞外基质积聚的病理过程；并与转化生长因子β1(TGF-β1)相互活化，介导并放大其生物学效应。研究证实高糖及TGF-β1能够通过诱导PAI-1基因启动子区的组蛋白尾部发生乙酰化修饰而促进其表达。本项目以探讨PAI-1等致病基因的调控机制为目标，首次观察12-LO代谢产物12(S)-HETE对系膜细胞内PAI-1与p21基因启动子区及转录区的组蛋白尾部乙酰化修饰的影响，观察抑制12-LO对高糖及TGF-β1刺激引起的靶基因表达及组蛋白乙酰化修饰的影响；并应用野生型与12-LO基因敲除小鼠诱导糖尿病模型，对照观察肾小球肥大等病理改变以及PAI-1等相关基因的表达和组蛋白乙酰化修饰水平，从细胞及动物水平探讨组蛋白乙酰化修饰在12-LO调节基因表达及影响糖尿病性肾小球肥大发生的作用机制。

12-脂氧化酶（12-LO）是体内多聚不饱和脂肪酸（如：花生四烯酸）代谢过程中的一种关键氧化酶，参与糖尿病性肾小球肥大及细胞外基质积聚的病理过程。本研究以12-LO代谢途径通过其代谢产物12(S)-HETE促进PAI-1、FN 等基因表达的前期结果，以及TGF-β1通过诱导基因启动子区组蛋白乙酰化（Ac）和甲基化（Me）修饰的作用机制调控促纤维化基因表达的研究结论为基础，选择与肾小球肥大发生密切相关的p21基因以及PAI-1等促纤维化基因为研究对象，利用肾小球系膜细胞、12-LO 基因敲除（12-LOKO）小鼠诱导糖尿病模型，通过细胞转染、染色质共免疫沉淀等先进的分子生物学技术，深入探讨表观转录调控机制在12-LO影响PAI-1、p21等靶基因表达过程中的作用，观察12-LO在糖尿病性肾小球肥大以及蛋白尿发生中的作用。我们的研究结果显示：12-LO代谢产物12(S)-HETE能够促进系膜细胞内PAI-1、CTGF、collagen1a1和p21基因表达增加；并通过促进靶基因启动子区（靠近转录起始点处）的H3K9Ac修饰，影响靶基因的转录性表达；同时发现组蛋白甲基化修饰（H3K4Me1、H3K9Me3）参与了12(S)-HETE对p21基因以及PAI-1、CTGF等基因的表达调控（H3K4Me1），并印证了Ac与Me修饰共同参与12(S)-HETE调控靶基因表达的作用机制；通过动物实验，我们发现12-LOKO糖尿病小鼠在蛋白尿水平、肾脏肥大、细胞外基质积聚以及p21基因，PAI-1、TGF-β1等促纤维化基因，系膜基质蛋白Collagen 1a1基因在肾小球内的表达水平明显低于对照的糖尿病小鼠，进一步明确了12-LO通过影响上述基因的表达水平，参与肾小球肥大、系膜基质积聚、肾小球硬化的病理改变以及蛋白尿的产生；并利用肾小球进行CHIP assay，结果印证了组蛋白化学修饰参与糖尿病小鼠肾小球内致病基因高表达的调控过程，对于临床中存在的代谢性记忆现象给予理论支持，进一步完善了12-LO参与糖尿病肾脏损害的作用机制，具有重要的临床意义。