TXNIP(硫氧还蛋白结合蛋白)/NLRP3（炎症小体3）恶性循环在糖尿病心肌缺血/再灌注损伤中的作用及机制

Our previous work has shown that the nitrative inactivation of thioredoxin (Trx) is a common molecular mechanism underlying the diabetic myocardial I/R injury。Trx-interacting protein (TXNIP), a negative regulator of Trx, is known to participate in the myocardial metabolism and inflammation. Our preliminary study indicated the upregulation of TXNIP leads to the increase of local inflammation following myocardial I/R injury; interestingly, a significant elevation of TXNIP expression could be observed in response to inflammation factors as well, which suggesting that the "TXNIP/NLRP3 vicious circle" might be exist in diabetic myocardial I/R injury and play an important role. By targeting the key molecules, this project will demonstrate the role of "TXNIP/NLRP3 vicious circle" in diabetic myocardial I/R injury , thus provide a new therapeutic strategy for the prevention and treatment of diabetic myocardial injury.

糖尿病心肌缺血易损性增加是患者心梗后死亡率高的主要原因，我们在国际上率先发现硫氧还蛋白(Trx)硝基化失活是其重要的分子基础。最新研究显示，Trx结合蛋白(TXNIP)是Trx另一失活方式，此外，TXNIP/NLRP3炎症小体通路与糖尿病发病有关，但此通路在糖尿病心肌中的作用尚不明。我们的预实验结果提示：1.高糖环境下，心肌TXNIP表达与炎性因子的分泌彼此促进2.I/R损伤后，心肌NLRP3表达增加。基于此，我们推测糖尿病心肌TXNIP与炎性因子的相互作用与NLRP3有关，并拟通过药理学以及基因干预的方法，采用细胞以及动物研究相结合的方式来探明：在糖尿病心肌I/R 损伤中，TXNIP是否是激活NLRP3的上游分子，NLRP3又是否是TXNIP过表达的原因，以证实"TXNIP/NLRP3恶性循环是糖尿病心肌缺血易损性增加的新机制"的假说，为糖尿病缺血性心脏病治疗的新靶点提供充分的理论依据。

本研究拟证实“TXNIP/NLRP3恶性循环是糖尿病心肌缺血易损性增加的新机制”的假说，通过药理学以及基因干预的方法，采用细胞以及动物研究相结合的方式来探明，在糖尿病心肌I/R 损伤中，TXNIP是否是激活NLRP3的上游分子，NLRP3又是否是TXNIP过表达的原因。结果发现，各组IR小鼠心肌损伤程度均重于假手术小鼠，但是对照组 IR小鼠心肌损伤程度比BAY 11-7028组严重。HE染色和TUNEL染色显示，IR小鼠心肌组织出现明显损伤，心肌凋亡数量明显增多，BAY 11-7028可减轻IR造成的病理损伤程度。与对照组相比，BAY 11-7028组的心肌组织 NLRP3蛋白表达明显受到抑制并且IL-1β、IL-18的分泌显著性降低(P<0.05)，TXNIP siRNA 组、NLRP3 siRNA组也减轻IR造成的病理损伤程度及IL-1β、IL-18升高程度明显降低(P<0.05)。在心肌细胞中没有明显的变化，但是在心肌微血管内皮细胞模拟缺血再灌注中与动物水平结果一致。结论：1. NLRP3炎症小体在小鼠心肌缺血再灌注模型中异常活化。2.心肌缺血再灌注损伤导致ROS大量释放，促进NLRP3炎性小体的异常活化及与TXNIP的相互结合加剧了心肌缺血再灌注损伤的炎症反应，扩大了梗死面积 3.体外实验结果表明NLRP3表达于心肌微血管内皮细胞，几乎不表达于心肌细胞 4.I/R 模型验证了在 CMECs中TXNIP与NLRP3的相互结合及NLRP3炎性小体异常活化介导的炎症反应。