1类多巴胺受体调控CSE/H2S通路在糖尿病血管平滑肌细胞增殖中的作用及机制

Diabetic complications are the main cause of disability and death of diabetes mellitus. Proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) can cause tissue ischemia, however, the mechanism is unknown. It has been reported that H2S is produced by the catalysis of cystathionine -γ-lyase (CSE) and inhibits the proliferation of VSMCs. Our study showed that intracellular calcium can regulate endogenous H2S production through interaction of calmodulin (CaM) and CSE. The activation of dopamine D1 receptors (DR1) increased intracellular calcium. However, whether DR1 can regulate VSMCs proliferation through the CSE/H2S pathway has not been reported. Preliminary experimental results showed that the expression of DR1 and CSE was decreased in the mesenteric artery smooth muscle of diabetic mice and high glucose cultured VSMCs. The activation of DR1 up-regulated CSE expressions. Therefore, we hypothesized that “the decrease of DR1 expressions might reduce the release of Ca2+ from the endoplasmic reticulum, result in the down-regulation of CaM–CSE/H2S pathway, and then promote of VSMCs proliferation”. To confirm our hypothesis from whole-tissue-cell-molecule levels, we will establish the diabetic animal models of CSE knockout mice and wild-type mice and high glucose cultured cells models and use siRNA interference, plasmid transfection and immunoprecipitation technique etc. Our results will provide a new ideas for the prevention and treatment of diabetic complications.

糖尿病并发症是糖尿病致残致死的主要原因，血管平滑肌细胞(VSMC)增殖可引起组织缺血，其机制不详。文献报道，胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)催化产生的H2S可抑制VSMC增殖。我们研究发现：细胞内钙通过钙调蛋白(CaM)和CSE调控H2S产生；1类多巴胺受体(DR1)活化可增加细胞内钙。但DR1如何调控糖尿病VSMC增殖尚无报道。预实验表明：糖尿病小鼠和高糖培养VSMC，DR1和CSE表达降低；激活DR1可上调CSE表达。我们推测“糖尿病时DR1表达减少，使内质网释放Ca2+减少，下调CaM-CSE/H2S通路，激活IGF-1(胰岛素样生长因子-1)和HB-EGF(肝素结合性表皮生长因子)及下游信号通路，促进VSMC增殖”。我们拟制备CSE敲除鼠和野生鼠糖尿病模型及细胞模型，用siRNA干扰、质粒转染、免疫共沉淀等技术，从整体-组织-细胞-分子水平证明该假说，为糖尿病并发症防治提供新思路。

糖尿病并发症是糖尿病致残致死的主要原因，血管平滑肌细胞（VSMC）增殖可引起组织缺血，其机制不详。文献报道，胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）催化产生的硫化氢（H2S）可抑制 VSMC 增殖。我们研究发现：细胞内钙通过钙调蛋白（CaM）和 CSE 调控 H2S 的产生；1 类多巴胺受体（DR1）活化可增加细胞内钙。但 DR1 如何调控糖尿 VSMC 增殖，尚无报道。我们拟制备糖尿病小鼠模型及细胞模型，用分子生物学、siRNA 干扰、质粒转染、免疫共沉淀等技术，从整体-组织-细胞-分子水平探讨 DR1 对糖尿病及其并发症的影响，为糖尿病并发症的防治提供理论基础。.本课题首次发现或证实：（1）DR1通过增加细胞内钙（Ca2+）水平，活化CaM，从而促进CaM和CSE相互作用，释放内源性H2S，进而下调IGF-1/IGF-1R和HB-EGF/EGFR及其下游ERK1/2、PI3K/Akt和JAK2/STAT3信号通路，从而抑制糖尿病小鼠VSMC增殖和促进其凋亡；（2） DR1上调 CSE/H2S 途径激活 JAK2/STAT3 通路抑制氧化应激、抑制mTOR通路增加自噬，进而保护高糖诱导的心肌细胞损伤；（3） DR1激活增加细胞内钙浓度，进而上调CSE/H2S系统抑制RhoA/ROCK1和IκBα/NF-κB通路，保护内皮细胞免受高糖损伤；（4）外源性H2S 通过降低胶原含量和基质金属蛋白酶-9 的表达抑制糖尿病小鼠肝纤维化；（5）DR1-CSE/H2S系统通过抑制ERK1/2通路抑制肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质沉积，减轻糖尿病小鼠肾纤维化。这些研究成果从新的视觉进一步阐明DR1可以通过激活CSE/H2S通路，保护糖尿病状态下血管、心脏、肝脏和肾脏所带来的病变并揭示其作用的分子机制，这为糖尿病并发症防治提供新思路和新靶点。.另外，在本课题的资助下，我们还发现：外源性H2S通过上调PINK1/Parkin 通路促进线粒体自噬减轻心肌细胞衰老。.迄今，我们如期完成了课题，在国内外核心期刊已发表署名本课题资助的研究论文 14 篇，其中 SCI 收录论文 6 篇，国内核心期刊论文 8 篇；待发表 SCI 收录论文 4 篇；参加本领域国内外著名学术会议 10 次。在项目执行期间（2018-2021），课题主持人李鸿珠教授中标黑龙江省自然科学基金课题 1 项。培养研究生10余名。