红景天苷抑制脂质大分子跨血管内皮细胞转运的机制及其抗AS和T2DM的作用

Salidroside (Sal) is the most important component of the plateau precious herbs Rhodiola and has a wide range of pharmacological effects. Our group found in apoE-/ - spontaneous atherosclerosis (AS) mice and db/ db spontaneous type 2 diabetes (T2DM) mice animal experiments, Sal has both anti-AS and anti-T2DM activity, indicating Sal is likely to act on a common link in AS and T2DM: reinforced transportation of lipid macromolecules across endothelial cell barriers. According to the clues obtained in further preliminary experiments, this project intends to in-depth research the molecular mechanisms of Sal activity on the inhibition of the transportation of lipid macromolecules (LDL, Fatty acid-Albumin complex) across ECs through interfering with the binding of caveolae regulatory protein, cavin-1 with caveolin-1 and its reactive oxygen species scavenging effects. These studies will help clarify the key mechanisms responsible for the anti-AS and anti-T2DM activity of Sal and lay the foundation for its translational application, as well as to deepen the understanding of the pathogenesis of AS and T2DM and to identify novel strategies or targets for the prevention or treatment of AS and T2DM.

红景天苷(Salidroside, Sal)是高原珍贵药材红景天中最主要成分之一，具有广泛的药理作用。本课题组在apoE-/-自发动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)小鼠和db/db自发2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)小鼠动物实验中分别发现，Sal兼具明显的抗AS和T2DM的药理作用，分析Sal很可能作用于AS和T2DM发病中的共同环节- - 脂质大分子跨内皮细胞转运的增强。根据进一步发现的预实验线索，本项目拟深入研究Sal通过干预小凹调节蛋白cavin-1与小凹蛋白caveolin-1结合和抗活性氧作用来调控脂质大分子(LDL, 脂肪酸-白蛋白复合物)跨ECs转运的分子机制，可望阐明红景天苷抗AS和T2DM的关键机制，为其转化应用奠定基础，也可深化对AS和T2DM发病机制的认识，有助于发现更多防治AS和T2DM的新思路和新靶点。

红景天苷是红景天(Rhodiola Rosea)的主要有效成分，主要用来治疗高原缺氧，已经被证实具有确切的抗氧化作用，最近的一些研究提示其可能具有抗动脉粥样硬化及抗糖尿病的作用。本研究探讨了红景天对动脉粥样硬化及糖尿病的治疗作用及其作用机制。我们的研究结果发现：（1）红景天苷可显著减轻高脂饮食诱导的apoE-/-小鼠动脉粥样硬化，降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，并具有内皮依赖性舒张大鼠胸主动脉的作用，其抗动脉粥样硬化的作用可能与其适度降低线粒体膜电位，增加细胞内AMP/ATP的比率，激活AMPK，并进一步激活AMPK/Akt/eNOS/NO通路，改善血管内皮功能有关；（2）红景天苷可有效降低db/db小鼠的血糖和血清胰岛素水平，改善胰岛素抵抗、高脂血症和肝脏脂肪变性。其作用机制可能与其抑制呼吸链复合物I，轻微下降线粒体膜电位及短暂上升细胞内AMP/ATP比值，进而激活AMPK有关；（3）红景天苷可有效减缓高脂饮食小鼠非酒精性脂肪肝的发展，其作用机制可能与其AMPK、降低ROS和硫氧还蛋白互作蛋白水平，进而抑制了NLRP3炎症小体的激活和白介素-1β的活化有关；（4）红景天苷可有效降低糖尿病db/db小鼠血肌酐、尿白蛋白/尿肌酐水平，减少其肾小球面积和肾小球系膜面积，改善糖尿病肾病。在成功建立了白蛋白体外穿胞模型的基础上，我们发现红景天苷通过抑制ROS/Src和激活AMPK作用，明显减少高糖情况下白蛋白跨肾小球内皮细胞穿胞，进而缓解蛋白尿的产生。我们的研究为红景天的进一步开发和利用提供了理论和实验依据。此外本项目进一步研究了小窝结构蛋白cavin-1对低密度脂蛋白在血管内皮细胞中穿胞的影响及其作用机制，我们发现敲除cavin-1可显著降低LDL穿胞，抑制AMPK/eNOS活性可逆转cavin-1敲除引起转录因子SP-1和NF-κB活性下调，进而增加LDL受体表达及LDL穿胞。因此，cavin-1可能通过AMPK/eNOS/NF-κB/Sp1 环路调控LDL受体表达，进而影响小窝介导的LDL穿胞。本部分工作有助于加深我们对脂蛋白在血管内皮细胞中穿胞的机制的认识。