胸腺肽β4修复糖尿病内皮细胞功能障碍的机制及治疗外周动脉疾病的应用基础研究

Peripheral arterial disease (PAD) is a common major vascular disease in diabetes and is the main cause of amputation. The dysfunction of vascular endothelial cells (ECs) is the important pathophysiological basis of PAD in diabetes. We isolated diabetic skin fibroblasts, and induced pluripotent stem cells to differentiate into iECs in vitro. We found that there was cell dysfunction in diabetic iECs compared with normal iECs, including slow proliferation, senescence. Thymosin β4 (Tβ4) improved the function of diabetic iECs in vitro, including promoted the proliferation, alleviated senescence and increased the expression of eNOS. The underlying mechanism of Tβ4, however, remains to be elucidated. iECs transplantation can also increase the density of blood vessels and improve the blood perfusion in the ischemic limb of mice. Based on these, we intend to investigate the mechanism of Tβ4 to improve iECs dysfunction in diabetic patients by means of PTMScan technology and immunoprecipitation, and comprehensively evaluate the feasibility of Tβ4 combined with diabetic iECs transplantation technology in the treatment of diabetic PAD by Periscan imaging and histopathology. Our studies may provide a new opportunity for the clinical treatment of diabetic PAD.

外周动脉疾病（PAD）是糖尿病常见的大血管病变，是导致糖尿病患者截肢的主要原因。糖尿病患者血管内皮细胞（ECs）损伤和功能障碍是PAD发生的重要病理基础。我们前期提取了糖尿病患者皮肤成纤维细胞，体外诱导产生多能干细胞，定向分化为iECs，发现糖尿病iECs较正常人iECs存在细胞功能障碍，包括增殖缓慢、早衰等；而胸腺肽β4（Tβ4）在体外能改善糖尿病iECs功能：促进增殖，延缓早衰、增加eNOS表达，但其作用机制仍不清楚。我们还发现iEC移植治疗能增加小鼠缺血患肢的血管密度，改善血液灌注。基于此，我们拟借助PTMScan技术和免疫共沉淀等方法探寻Tβ4改善糖尿病iECs功能障碍的分子机制；通过Periscan成像和组织病理学等全面评估缓释Tβ4联合糖尿病iECs移植治疗PAD的可行性。研究有望为糖尿病PAD临床治疗提供新契机。

外周动脉疾病（PAD）是糖尿病常见的大血管病变，是导致糖尿病患者截肢的主要原因。糖尿病患者血管内皮细胞（ECs）损伤和功能障碍是PAD发生的重要病理基础。诱导多能干细胞（iPSCs）不仅可以用于个性化的细胞转移治疗，还可以用于体外药物筛选和发现的疾病建模。我们通过提取来自2型糖尿病（T2DM）患者的皮肤成纤维细胞，体外诱导产出hiPSCs细胞系，并将其定向分化为ECs（dia-hiPSC-ECs）。我们发现，与健康的hiPSC-ECs相比，dia-hiPSC-ECs存在细胞功能障碍，包括增殖缓慢、细胞衰老、甘氨酸稳态失衡、线粒体功能和血管生成能力受损。这些标志性的表型将有助于建立以dia-hiPSC-ECs作为内皮功能障碍的模型，以了解PAD发生的分子机制，并探索和识别治疗糖尿病内皮功能障碍的新靶点。胸腺素β-4（Tβ-4）是人体自然存在的多肽，在多种细胞中发挥重要作用。我们进一步评估Tβ-4对 dia-hiPSC-ECs内皮功能的作用。结果发现，Tβ-4显著上调dia-hiPSC-ECs细胞的蛋白激酶B（AKT）活性和抗凋亡Bcl-XL蛋白表达，促进细胞活力和增殖，抑制细胞衰老，降低内皮素-1和基质金属蛋白酶1（MMP-1）的分泌，缓释Tβ-4提高dia-hiPSC-ECs治疗后肢缺血的糖尿病小鼠患肢的血管密度，改善血液灌注，增强缺血性患肢的修复能力。然而，Tβ-4对改善线粒体膜电位和甘氨酸稳态以及降低细胞间粘附分子-1蛋白表达没有影响。因此，Tβ-4通过增强dia-hiPSC-ECs活力、抑制衰老和内皮素-1的产生，改善糖尿病内皮功能障碍，进而促进糖尿病患者的血管生成能力。我们的研究结果为Tβ-4联合dia-hiPSC-ECs移植治疗糖尿病PAD提供了关键的基础试验数据，为糖尿病PAD临床治疗提供新契机。