GOLPH3 在糖尿病大血管疾病中的作用及其机制

Vascular neointimal growth and its resulted vascular stenosis is the key pathological change of diabetic macrovascular disease, in which dedifferentiation, proliferation, migration, and lipid uptake of vascular smooth muscle cells (VSMCs) are key cellular events. Golgi phosphoprotein 3 (GOLPH3) is a highly conserved and abundant protein generated by the Golgi apparatus. In the past 5 years, GOLPH3 has become a hot research area, because its strong biological functions are identified in many cancers. However, to date, no studies have been performed to determine its roles in cardiovascular cell biology and in diabetic vascular disease. The goal of this proposal is to determine the biological roles of GOLPH3 in VSMCs and in diabetic macrovascular disease (vascular neointimal formation and atherosclerosis). Based on our preliminary data, we hypothesized that the high glucose or AGEs could induce the up-regulation of GOLPH3 in VSMCs by Lin-28/Let-7d star axis. GOLPH3 may increase diabetic atherosclerosis by increasing dedifferentiation, proliferation, migration, and lipid uptake of VSMCs via its downstream signaling pathways such as Akt/mTOR. Our hypothesis is supported by our preliminary data. We will further test this novel hypothesis by the 3 Specific Aims by using the latest molecular, cellular, and whole animal approaches. The study will provide a new molecular mechanism of diabetic macrovascular disease by analysis a novel signaling pathway: high glucose/AGEs Lin-28/Let-7d star/GOLPH3/Akt/mTOR, which is centralized by the abundant Golgi protein, GOLPH3. GOLPH3 may be a novel therapeutic target for diabetic macrovascular complication.

血管新生内膜形成是糖尿病大血管疾病中的最重要的病理改变。其中，血管平滑肌细胞的去分化，增殖，迁移及脂质吸收是造成糖尿病大血管疾病的重要细胞学基础。GOLPH3是高尔基体产生的含量丰富并且高度保守的蛋白质。尽管GOLPH3近年已被发现在肿瘤中是十分重要的分子，但其在心血管生物学及心血管疾病的中的作用尚未见报道。GOLPH3在糖尿病性大血管疾病中的作用更完全不被人所知。本研究将采用本领域最先进的分子，细胞及整体动物包括GOLPH3敲除的小鼠等研究手段，结合人的疾病标本，来探索GOLPH3在糖尿病引起的血管平滑肌细胞生物学改变，血管新生内膜形成及糖尿病动脉粥样硬化中的作用及其细胞和分子机制。本课题的中心假说是以GOLPH3为中心的新的分子机制及其信号传导途径可能在糖尿病引起的血管平滑肌细胞功能改变及糖尿病大血管并发症的发生中起着重要的作用。GOLPH3可能会成为糖尿病大血管疾病的一个新靶点。

血管新生内膜形成是糖尿病大血管疾病中的最重要的病理改变。其中，血管平滑肌细胞的去分化，增殖，迁移及脂质吸收是造成糖尿病大血管疾病的重要细胞学基础。GOLPH3是高尔基体产生的含量丰富并且高度保守的蛋白质。尽管GOLPH3近年已被发现在肿瘤中是十分重要的分子，但其在心血管生物学及心血管疾病的中的作用尚未见报道。GOLPH3在糖尿病性大血管疾病中的作用更完全不被人所知。本课题在细胞及整体动物包括GOLPH3敲除的小鼠，结合人的疾病标本，探索了GOLPH3在糖尿病引起的血管平滑肌细胞生物学改变，血管新生内膜形成及糖尿病动脉粥样硬化中的作用及其细胞和分子机制。研究发现Lin-28/Let-7d star 信号传导轴参与了GOLPH3 在糖尿病血管平滑肌细胞及糖尿病血管壁中的上调；GOLPH3 将通过其下游的 Akt/mTOR 信号通路在糖尿病血管平滑肌细胞分化，增殖，迁移，脂质吸收中起重要的调控作用；GOLPH3 过度升高将导致糖尿病血管平滑肌细胞异常增殖，糖尿病相关的血管新生内膜形成及糖尿病动脉粥样硬化等大血管疾病。另外研究发现，GOLPH3可以调控lncRNA NORAD促进动脉粥样硬化的发展。研究表明敲低NORAD后，细胞增殖能力下降、凋亡率增加、衰老细胞增加、凋亡相关基因Bax, P53, P21 和cleaved caspase-3表达量上升，细胞周期阻滞于G0/G1期，并且加剧了氧化应激程度，导致ROS、MDA生成增加，激活了NF-κB信号通路导致p65亚基核转位，从而导致炎症因子ICAM, VCAM, and IL-8表达升高，并且RIP实验验证了lncRNA NORAD可以和SFPQ蛋白的相互结合，导致IL-8表达升高。动物实验表明，敲低NORAD后，小鼠血脂水平升高，HE染色、Masson染色、油红O染色显示动脉壁内膜有明显脂质沉积和斑块形成。结果表明 lncRNA NORAD敲低可以促进小鼠动脉粥样硬化斑块的形成。因此，以GOLPH3为中心的新的分子机制及其信号传导途径可能在糖尿病引起的血管平滑肌细胞功能改变及糖尿病大血管并发症的发生中起着重要的作用。GOLPH3可能会成为糖尿病大血管疾病的一个新靶点。