内皮细胞精氨酸酶活性改变在2型糖尿病血管损伤中的作用及机制研究

Vascular injury is the most common complication of type 2 diabetes (T2D) and a major cause of morbidity and mortality that is increasing rapidly. Previous study has shown that excessive ARG activity is highly involved in damaged-blood vessels of various disease states. Furthermore, We found that the inhibition of ARG activity can increase the endothelial dependent vascular relaxation in T2D. However it is unclear what is the role of endothelial specific ARG in T2D- induced vascular injury? In this application, we will study if attenuating the elevation of ARG activity and lacking ARG1 in endothelial cell can improve T2D-induced vascular impairment and involved mechanisms. Experiments will be performed in mouse and endothelial cell models with reduced ARG activity by pharmacological inhibitor and endothelial ARG1 knockout. It is the first time to study the role of endothelial ARG1 in the regulation of vascular function and further explore this regulation is one of the main mechanisms in the vascular injury by T2D. Our result will provide the new target and novel perspectives on T2D complications.

血管损伤作为2型糖尿病常见的并发症之一，其致死致残率正在逐年上升。近年研究提示精氨酸酶（ARG）活性可能参与了血管损伤，然而ARG在2型糖尿病血管损伤中的作用至今不明。我们预实验发现抑制ARG活性可以提高2型糖尿病的内皮舒张功能，因此本课题拟通过药理学和基因干预手段抑制整体ARG的活性和内皮细胞表达的ARG，从整体动物和细胞水平研究改变的内皮细胞ARG对2型糖尿病所致的血管损伤的作用，并分析相关的机制。 研究结果将首次展示内皮细胞ARG活性改变对血管内皮功能的调控，并为这种调控是否在2型糖尿病所致的血管损伤中发挥关键作用提供依据，也为临床治疗提供新的靶点和思路。

心血管疾病是二型糖尿病（T2D）最常见的并发症之一。血管损伤作为动脉粥样硬化进程的起始，其致病机制和治疗靶点的研究是医学界攻克T2D血管并发症的主要研究方向。临床和动物实验研究发现，升高的精氨酸酶(ARG)活性和内皮细胞ARG 1表达与多种疾病所致的血管损伤密切相关。由此，本课题提出在T2D中，抑制ARG活性，特别是下调内皮细胞中的ARG1，是治疗糖尿病血管损伤的有效手段。本课题首先通过高脂高糖（HFHG）饮食诱导，成功的建立了小鼠T2D血管损伤模型，此模型的小鼠具有血管内皮损伤，血管硬化和纤维化，血管炎症等相应的二型糖尿病血管损伤病理变化。并且进一步运用小动物超声，myograph离体血管功能测定，流式细胞测定，及多种分子生物学技术，结合内皮条件性敲除小鼠，整体动物水平明确了抑制ARG活性或者下调内皮细胞的ARG1可以有效的保护HFHG模型诱导的血管损伤，主要表现在：1）升高了HFHG小鼠及高糖和高棕榈酸（HFPA）孵育导致的的主动脉内皮依赖型血管舒张功能下降；2）降低HFHG所致的小鼠主动脉的硬度和纤维化程度增加；3）降低了内脏脂肪组织中巨噬细胞的极化状态并且改善了内脏组织中血管网络的密度和巨噬细胞侵袭程度。本课题还进一步通过对造模后原代主动脉内皮细胞为研究对象，结合HFPA诱导的离体内皮细胞损伤模型，明确了内皮细胞表达的ARG1在二型糖尿病模型导致的ARG活性增强，内皮细胞损伤和炎症的发生起着关键性作用，主要表现为：下调内皮细胞中ARG1的表达1）下调模型小鼠血管内皮细胞中炎症因子TNF-α/IL-10，趋化因子MCP-1和黏附因子VACM-1/ICAM-1；2）完全抑制了模型内皮细胞中ARG活性的升高，并且增加了一氧化氮的生成的；3）可以减少HFPA造模所引起的巨噬细胞对内皮细胞的黏附。以上结果证实，内皮特异性表达的ARG1是T2D血管中ARG活性增加和一氧化氮降低的主要原因，通过对其的靶向干预可以有效的治疗T2D的血管并发症。此研究为糖尿病血管并发症的治疗提供了新的作用靶标。