内皮微颗粒LncRNA OIP5-AS1作为ceRNA调控NLPR3介导的糖尿病内皮功能障碍的机制研究

Endothelial dysfunction is the initial link of diabetic vascular disease. We previously reported that activation of NLRP3 inflammasome mediates the hyperglycemia induced endothelial cell injury, but the upstream regulatory mechanism has not been elucidated. We have identified that endothelial microparticles (EMPs), serve as a carrier carrying long non-coding RNA (LncRNA), participate in diabetes endothelial damage, chip analysis found that diabetic EMPs LncRNA OIP5-AS1 increased significantly, with miR-7 low expressed in endothelial cell, NLRP3 activation and endothelial dysfunction; bioinformatics analysis predicted that mir-7 had the same MRE components combined with OIP5-AS1 and ELAVL1 genes. Based on this, we hypothesized “LncRNA OIP5-AS1-containing EMPs serve as competitive endogenous RNA of miR-7, mediated diabetes vascular endothelial damage via targeting ELAVL1/NLRP3 inflammasome pathways”, building regulation network of LncRNA, miRNAs, target genes and inflammatory microenvironment, to clarify the molecular mechanism of OIP5-AS1-containing EMPs regulate NLRP3 inflammasome mediated diabetes endothelial dysfunction by targeting ELAVL1 expression, providing new interventions targets for the prevention and treatment of diabetes endothelial dysfunction.

内皮功能紊乱是糖尿病血管病变的始动环节。前期我们发表文章报道，NLRP3炎症小体活化介导高糖诱导的内皮细胞损伤，但上游调控机制尚未阐明。课题组前期发现内皮微颗粒（EMPs）作为载体携带长链非编码RNA（LncRNA）参与糖尿病血管内皮损伤，芯片分析发现糖尿病EMPs中LncRNA OIP5-AS1显著升高，内皮细胞miR-7低表达，伴NLRP3活化及内皮功能损伤；生物信息学预测miR-7有相同MRE元件与OIP5-AS1及ELAVL1基因结合。因此，我们提出“EMPs携带OIP5-AS1作为miR-7的竞争性内源RNA，靶向调控ELAVL1/NLRP3通路介导糖尿病血管内皮损伤”的假设，构建LncRNA、miRNA、靶基因和炎症微环境间的调控网络，阐明EMPs携带OIP5-AS1调控ELAVL1表达参与NLRP3炎症小体介导的糖尿病内皮损伤的分子机制，为糖尿病内皮功能障碍的防治提供新靶点。

糖尿病是严重威胁全球健康的重大疾病之一，其中近80%的糖尿病患者死于心血管并发症，内皮微颗粒（EMPs）参与糖尿病血管内皮损伤，然而其中具体机制尚未阐明。前期我们发表文章报道NLRP3炎症小体活化可介导高糖诱导的内皮细胞损伤，非编码RNA参与多种心血管疾病进展，我们从动物、细胞、分子多维度观察高糖环境下EMPs携带非编码RNA对血管内皮功能的作用，探讨EMPs-miRNA-LncRNA-靶蛋白及下游NLRP3炎症小体活化机制，为糖尿病内皮损伤的诊断与治疗提供新的干预靶点。在基金资助下发表SCI论文21篇（最高影响因子17.155分），其中第一作者/通讯作者（含共同）SCI论文20篇，中科院1区5篇，被引10次以上SCI论文3篇。. 根据本项目的研究计划，在前期基础上，我们证实了糖尿病患者来源的内皮微颗粒能被内皮细胞摄取，并促进NLRP3炎症小体激活和细胞焦亡发生，从临床、细胞和动物水平得到了验证。从EMPs芯片测序及后续生物信息学分析中，找到了致病分子LncRNA OIP5-AS1，并证实了其促进NLRP3炎症小体激活和细胞焦亡发生的作用。miR-7靶向性抑制能激活NLRP3介导的细胞焦亡关键分子ELAVL1，在验证miR-7及ELAVL1功能实验时，检测了NLRP3 炎症小体水平，观察了内皮细胞凋亡、线粒体受损、氧化应激和细胞迁移的变化。. 针对心血管疾病代谢异常机制的我们还进行了拓展性探索，发现循环蛋白klotho可通过抑制线粒体裂变和细胞凋亡在糖尿病心肌病中发挥抗炎、抗氧化应激的保护作用，为疾病防治提供了更丰富的理论基础。同时采用多种方式对新型代谢性心血管疾病危险因素和标志物进行了系列探索，率先发现青年时期长期血糖变异性与中年海马体结构完整性和体积降低相关；在大型社区队列研究中发现糖-脂联合TyG指数可作为不良心血管事件的预测因子；从肠道菌群角度挖掘血浆短链脂肪酸SCFA与HIF3A基因内含子DNA甲基化水平，可作为糖尿病心肌病的新型标记物；通过精准分群糖尿病合并体重异常患者，发现体重变异性的增加与心血管不良事件风险的增加独立相关，为个体化治疗糖尿病患者提供了依据。以上结果大大拓宽了对以糖尿病为核心的代谢性心血管疾病的发病机制与防治靶标的认识，对未来研究提供了新的思路和方向。