藏红花素通过调节离子通道KCa3.1、KCa2.3改善糖尿病血管内皮功能的作用研究

Crocin has been confirmed to protect effectively against the cardiovascular diseases by reducing blood glucose levels and inhibiting the formation of atherosclerosis. Diabetes-vascular complications are a major clinical problem in patients. Damage to the endothelium as well as endothelial dysfunction induced by hyperglycemia has long been recognized as initiating events in the development of diabetes-cardiovascular diseases. The intermediate- /small- conductance Ca2+ activated K+ channels (KCa3.1 and KCa2.3) play crucial roles in regulating vascular endothelial dysfunction, and the expressions and the activity of both KCa3.1 and KCa2.3 have proved to be abnormal in various cardiovascular diseases. However, whether crocin improves endothelial function by adjusting both KCa3.1 and KCa2.3 channels in diabetes is still unknown. In the present study, using various cell and molecular biology methods, we explore whether crocin regulates the expressions and the activity of KCa3.1 and KCa2.3 respectively, and the expressions of endothelial function related factors, such as eNOS, NO and vWF, also will be examed in vivo and in vitro. Furthermore, the protective effect of crocin on the endothelium-dependent relaxation in mesenteric arteries in a type-1 mouse model of diabetes. This research will futher expound the role of KCa3.1 and KCa2.3 channel controls the endothelial function in diabetes, and elucidate the mechanism by which protective effect of crocin on diabetes-endothelial dysfunction. This study aims at providing a new and promising approach for the application and the research of Tibetan medicine.

藏红花素具有降血糖和抑制动脉粥样硬化等生物学效应，对心血管系统有重要的保护作用。糖尿病心血管并发症是糖尿病患者最突出的临床问题，高血糖导致的血管内皮破坏、功能受损为其发病的早期原因。中、小电导钙激活钾通道KCa3.1和KCa2.3是血管内皮功能的重要调节因子，在多种心血管疾病中异常改变。那么，藏红花素是否是通过调节KCa3.1和KCa2.3的表达及活性改善糖尿病血管内皮功能，目前尚未有明确报道。本项目拟运用多种生物学手段，研究藏红花素对高糖内皮细胞模型KCa3.1和KCa2.3的表达及活性的调节作用，分析内皮功能相关因子、NO 和vWF的表达变化，并建立1型糖尿病小鼠模型，观察藏红花素对肠系膜动脉舒张功能的影响。本课题对藏红花素血管内皮功能保护作用，以及KCa3.1和KCa2.3的调节机制进行有意义的探索性研究，为临床藏药的应用和研究提供必要的理论依据。

藏红花作为一种传统中药，其心血管系统的保护作用一直被熟知，但具体的作用机制并不十分清楚。藏红花素是藏红花的主要有效成分之一，其抗肿瘤、抗氧化作用一直被研究，但对血管内皮功能的影响仍不清楚。KCa3.1是血管内皮功能的重要调节因子，其异常改变与如糖尿病血管并发症等多种心血管疾病的发生有关，因此我们假设，藏红花素可能调节血管内皮功能，且KCa3.1为其潜在作用靶点。本项目通过高糖培养HUVEC和构建糖尿病动物模型，探讨藏红花素对血管内皮功能的影响，以及KCa3.1的调节机制。研究证实藏红花素主要通过NO和KCa3.1系统舒张血管，而非PGI2，且藏红花素的舒血管作用为内皮依赖性。藏红花素通过提高内皮eNOS的表达及NO的生成，以及激活KCa3.1提高细胞内Ca2+浓度，促进eNOS磷酸化，进而舒张血管。另外，激活KCa3.1导致的内皮超极化可能是藏红花素舒张血管的另一机制。更多研究发现，藏红花素可上调内皮CD31、血栓调节蛋白和VCAM-1的表达，并促进内皮细胞的增殖和迁移能力。在糖尿病模型中，藏红花素可显著改善高糖对内皮eNOS的表达抑制，提高糖尿病血管的舒张能力；也可抑制高糖对内皮诱导的凋亡以及CD31、血栓调节蛋白的表达下降等。进一步研究证实，藏红花素抑制高糖诱导内皮EndMT过程中vimentin的表达上调，以及降低高糖导致的ROS过量产生。更重要的发现是，藏红花素抑制高糖对KCa3.1的上调，而KCa3.1进一步调节内皮NOX-1的表达，因此，KCa3.1可能是藏红花素抗氧化以及提高血管内皮功能的作用靶点。本项目证实，在糖尿病条件下藏红花素可有效改善糖尿病血管内皮功能，提高糖尿病血管舒张能力，且KCa3.1为重要作用靶点。