基于ASMase/NLRP3炎性小体的非经典炎症通路研究糖尿病性血管损伤机制及药物治疗

Insulin resistance is regarded as a critical mechanism in vascular lesion as early 2 type diabetes, which is an important strategy in treatment of in vascular complication in early 2 type diabetes. ASMase (acid sphingomyelinase) hydrolyzes sphingomyelin to produce ceramide, which is involved biological signal conduction; our study focuses on the roles and mechanism of ASMase in the pathogenesis of cardiovascular disease. Coronary arterial endothelial cells from wild-type and ASMase gene knockout mice and aorta endothelial cells from 2 type diabetic patients are used to establish the model of insulin resistance. It is investigated that ASMase activation results in insulin resistance through non-inflammatory signal HMGB1 (high mobility group box 1) of NLRP3 inflammasome. Next, 2 type diabetic mice and patients are used to detect the role of ASMase/NLRP3 inflammasome signal pathway in endothelial injury and vascular dysfunction. Lastly, based on the ASMase/NLRP3 inflammasome signal pathway, it is tested that argirein, natural product extracted from rheum officinale, alleviates vascular lesion in 2 type diabetes. Our study reveals new mechanisms of vascular lesion induced by insulin resistance, which provides new target of drug action to prevent and treat vascular lesion induced by early 2 type diabetes.

胰岛素抵抗是2型糖尿病前期血管损伤的关键因素，研究其调控机制是解决2型糖尿病早期血管并发症的重要策略。酸性神经鞘磷脂酶（ASMase）通过水解质膜表面的鞘磷脂，产生神经酞胺，参与生物信号传导，我们多年的研究探讨ASMase在心血管疾病中的病理作用。本项目利用ASMase基因敲除小鼠建立冠状动脉内皮细胞胰岛素抵抗模型，或者提取2型糖尿病患者主动脉内皮细胞，研究ASMase调控NLRP3炎性小体，通过其非经典炎症途径高迁移率组蛋白B1（HMGB1）诱导胰岛素抵抗的机制。同时分析ASMase/NLRP3炎性小体构成的信号通路参与2型糖尿病小鼠和患者血管内皮病理变化与功能损伤。最后，基于ASMase/NLRP3炎性小体通路，评估大黄提取的天然产物大精酸对2型糖尿病血管损伤的改善作用。本项目揭示血管内皮细胞胰岛素抵抗的新调控机理，对防治2型糖尿病早期血管并发症提供新的药物作用靶点。

胰岛素抵抗是2型糖尿病前期血管损伤的关键因素，研究其调控机制是解决2型糖尿病早期血管并发症的重要策略。酸性神经鞘磷脂酶（ASM）通过水解质膜表面的鞘磷脂，产生神经酞胺（cermamide），参与生物信号传导。我们研究发现ASM通过cermamide调控血管内皮细胞胰岛素抵抗，抑制ASM活性能够改善糖尿病大鼠的代谢紊乱和胰岛素抵抗，增强血管舒张功能。瘦素抵抗和胰岛素抵抗交互影响，构成糖尿病共同的病理基础，是引起代谢紊乱的重要因素。研究发现ASM调控血管内皮细胞瘦素抵抗，抑制ASM活性能够通过降低瘦素抵抗改善高脂大鼠的血管功能。血管重构参与糖尿病血管并发症的发生发展，而血管外膜在血管重构中扮演重要的角色，我们发现ASM/cermamide信号可以通过膜筏/Nox2通路参与血管外膜重构，成为其调控血管功能的另一个重要途径。NLRP3炎性小体在心血管疾病中扮演重要作用，其调控机制复杂。我们发现NLRP3炎性小体受上游的ASM活性调控，我们利用NLRP3基因敲除小鼠构建了糖尿病动物模型，发现NLRP3基因敲除通过促进血管新生改善糖尿病诱导的心肌梗死。由于糖尿病机制复杂，经典的降糖药虽然能严格控制血糖，却不能有效防止糖尿病并发症的发生。针对血管胰岛素抵抗，我们寻找靶向改善糖尿病血管并发症的药物，大精酸（Argirein）是从大黄中发现的一种新天然产物，本项目研究发现大精酸能明显改善糖尿病血管舒张功能障碍，这与其改善血管内皮细胞胰岛素抵抗有关，而且大精酸可以有效的抑制ASM活性和NLRP3炎性小体激活。本项目揭示血管内皮细胞胰岛素抵抗的新调控机理，ASM和NLRP3炎性小体成为治疗糖尿病血管损伤的新药物靶点，而大精酸有望成为改善糖尿病血管并发症的潜在药物。