Caveolin-1运载的APPL1核转位在脂联素血管内皮保护中的作用及机制研究

Acute endothelial dysfunction and chronic structural damage caused by diabetes are important initiating factors of diabetic cardiovascular disease. Adiponectin protects the acute dysfunction of vascular endothelium via the adaptor protein APPL1. However, the protective mechanism of adiponectin on chronic structural damage in diabetic vascular endothelium has not yet been elucidated. Our previous original results showed that APPL1 and Caveolin-1 signaling complexes play key roles in the protection of endothelial cells against apoptosis induced by high glucose, which may be related to a variety of cytoprotective genes up-regulation mediated by Caveolin-1-dependent APPL1 nuclear translocation. This study intends to establish type 2 diabetic models in APPL1 knockout mice to confirm the role of APPL1 in adiponectin-repaired diabetic chronic structural damage. High-pass sequencing technique and gene intervention means will be used to find the vascular protective genes regulated by adiponectin/APPL1 pathway, and further clarify the nuclear molecular mechanisms underlying vascular protective gene expression. The completion of this project will not only further enrich the molecular mechanisms underlying adiponectin-regulated genes, but also help to find new and effective measures in diabetic vascular endothelial protection.

高糖所致内皮细胞急性功能障碍与慢性结构损伤是糖尿病心血管病的重要始动因素。脂联素通过APPL1保护血管内皮急性功能障碍，但脂联素对糖尿病血管内皮慢性结构损伤的保护机理尚未阐明。申请者前期体外研究原创结果提示，APPL1与窖蛋白-1信号复合体在脂联素抗高糖所致内皮细胞凋亡保护中具有关键作用，且这一作用可能与窖蛋白运载的APPL1入核诱导多种细胞保护基因表达上调有关。本课题拟利用APPL1基因敲除小鼠加高糖高脂喂养构建2型糖尿病模型，明确APPL1在脂联素保护糖尿病血管慢性结构损伤中的作用；利用高通量测序技术与基因干预手段，寻找并确认APPL1介导的脂联素血管保护关键基因，并进一步阐明脂联素：APPL1通路调控血管内皮保护基因表达的核内分子机制。本项目的完成将不但进一步丰富脂联素调控基因的分子机制，而且有助于以脂联素：窖蛋白：APPL1信号轴为切入点寻求新的有效的糖尿病血管保护措施。

研究背景：脂联素（APN）是由脂肪细胞分泌的具有细胞保护作用的内源性蛋白分子。研究表明，在糖尿病与心血管疾病患者中，血液脂联素水平显著下降，但低脂联素血症在血管内皮损伤中的作用及其分子机制依然不明。衔接蛋白APPL1在APN信号传导中具有重要作用；小凹蛋白Caveolin-1在APN的跨膜信号途径中也是必不可少的。但是，APPL1和Caveolin-1介导脂联素血管保护的细胞内分子机制至今依然不明。.研究内容：本课题试图从细胞和分子水平探讨脂联素对血管内皮保护的作用机制，并寻找关键的靶蛋白分子；从整体水平明确脂联素对血管功能的影响及其机理。.研究结果：1. 我们以APPL1敲除小鼠为研究对象，建立2型糖尿病模型，并发现APN以APPL1依赖的方式保护高糖高脂诱导的血管内皮损伤，具体表现为：（1）APN可促进下肢缺血糖尿病小鼠血流的恢复；（2）APN处理可以有效减少由高糖高脂诱导的内皮细胞通透性的增加和凋亡水平的上升。但是，APPL1的敲除阻断了脂联素的上述保护效应。2. RNA-Seq结果表明，Angpt1,Occludin和Cav1这三个基因是糖尿病所抑制的、脂联素上调的具有血管内皮保护效应的基因。3. APN促进了Cav1／APPL1的相互作用，并诱导了Cav1依赖的APPL1从胞浆转位到胞核。4. 通过PCR芯片与质谱相结合的技术揭示，APPL1入核后可与核小体重塑及去乙酰化酶复合物（Mi-2/NuRD）结合，并通过调控下游封闭蛋白（Occludin）而发挥血管内皮保护效应。结论：本研究表明，Cav-1介导的APPL1核易位障碍是糖尿病血管内皮功能障碍的一种新型机制。APN促进APPL1核易位，并调控血管保护基因Occludin的表达可能对糖尿病性血管损伤具有重要的治疗潜力。