CAⅢ介导的糖脂稳态调控在S-9-PAHSA抗代谢性炎症综合症血管老化中的作用机制

Metabolic Inflammatory Syndrome (MIS) includes type 2 diabetes（T2DM）, atherosclerosis（AS）, fatty liver and obesity. People with T2DM and AS-induced cardiovascular complications will be our target group, and these diseases have become the leading cause of death in the elderly MIS population. The new molecule 9-PAHSA (9P), which was synthesized with reference to foreign literature in previous studies, has shown an improvement on T2DM, and the laevo isomer of 9P(SP) we synthesized recently with completely independent intellectual property may be better than 9P according to preliminary study. At the same time, recent studies have found that levels of carbonic anhydraseⅢ (CAIII) in patients with T2DM and AS was significantly lower than the normal elderly population; Administration of SP significantly increased the levels of CAⅢ and Beclin 1 and also improved glucose and lipid metabolism; CAⅢ is located in the upstream side of Beclin 1 and involved in regulating it; Beclin1-mediated autophagy also involved in the aging of vascular. Therefore, we intend to further investigate the role of CAⅢ- mediated regulation of glucose homeostasis in the effect of anti-MIS and anti-vascular aging by SP, and elucidate the role of Beclin1-mediated autophagy in these mechanisms. Meanwhile synchrotron radiation technique was used to observe SP-mediated molecular metabolism via CAⅢ. It can provide a theoretical basis to reveal the role of MIS pathogenesis and the intervention strategies to it.

代谢性炎症综合征(MIS)包括2型糖尿病（T2DM）、动脉粥样硬化（AS）、脂肪肝和肥胖,对老年人健康和寿命威胁最大的T2DM伴AS患者是我们研究MIS的目标人群。前期研究中参照国外文献合成的新型活性分子9-PAHSA（9P）对T2DM动物模型有改善作用，而近期合成的具有自主知识产权的9P左旋体（SP）初步研究提示可能优于9P。前期研究发现：T2DM伴AS的MIS患者碳酸酐酶Ⅲ（CAⅢ）水平明显低于正常老年人；SP可提升细胞模型中CAⅢ和Beclin1水平，改善糖脂代谢；Beclin1介导的自噬参与了DM血管老化进程；CAⅢ可能位于上游并参与调控Beclin1。据此，本课题拟进一步探讨CAⅢ介导的糖脂稳态调控在SP抗MIS血管老化中的作用，阐明Beclin1介导的自噬在上述机制中的地位，并采用同步辐射技术观测SP通过CAⅢ引起的分子代谢情况，为揭示MIS的发病机制并进行精准干预提供证据。

老龄化加剧导致代谢性炎症综合征及其心脑血管并发症(CCC)日益增多，探明其机制和干预策略意义重大。PAHSA是一种新发现、可能具有降糖调脂、抗炎等作用的支链羟基脂肪酸，推测对MIS及CCC可能具有干预作用。首先，与中科院上海有机所合作，成功合成高纯度9-PAHSA，初步验证其有效性。但 9-PAHSA 有两个同分异构体，为进一步寻找其中更加安全有效的药物单体候选分子，开发了新路径并成功合成了具有自主知识产权的 9-PAHSA 左旋体 S-9-PAHSA，初步预试验发现其物学效应可能优于 9-PAHSA，为后续研究奠定了物质基础。临床研究发现老年T2DM患者血清9-PAHSA含量明显低于老年非糖尿病患者，同时发现老年T2DM合并心脑血管并发症患者血清CAIII水平明显下降，并且血清CAIII含量和氧化应激指标存在相关性，这提示CAIII参与了MIS及CCC的相关病理过程，这为后续研究提供了临床数据和理论基础。动物实验发现S-9-PAHSA 可通过提升糖脂代谢紊乱小鼠胰岛素敏感性、降低 LDL 发挥其糖脂代谢调控作用。同时，S-9-PAHSA 可能通过减轻氧化应激、抑制细胞凋亡、改善脑部微血管密度等机制发挥其神经、血管保护作用。以往研究表明，CAIII 可能具有一定抗氧化应激作用，我们在前期临床研究中也发现糖脂代谢紊乱患者血清 CAIII 水平较正常对照组明显下降，这表明 CAIII 很可能参与了糖脂代谢紊乱环境下氧化应激增强这一病理机制。因此，我们进一步明确了探讨了CAIII 在体外糖脂代谢紊乱条件下 PAHSA 神经和血管保护作用中扮演的角色及分子机制，探讨了PAHSA 对脑血管内皮细胞的潜在保护作用及其机制。S-9-PAHSA 在体外糖脂代谢紊乱环境下对神经细胞和内皮细胞的抗凋亡和抗氧化应激活性明显优于9-PAHSA; CAIII 在体外糖脂代谢紊乱环境下 S-9-PAHSA 发挥抗氧化应激、抗凋亡和维持线粒体功能等神经、血管保护性作用中扮演了关键角色，其表达降低可导致 S-9-PAHSA 保护功能显著减弱;Erk1/2、p38 和 mTOR 等相关信号通路蛋白参与了 S-9-PAHSA 的保护作用分子机制。总之，本研究初步揭示了S-9-PAHSA和MIS及其CCC的相关性及预防干预价值，拓展了其干预机制研究思路，为干预MIS及CCC提供了新的研究靶点。