HDAC3抑制剂通过激活肝脏Nrf2功能促进FGF21合成和分泌阻止糖尿病主动脉的损伤

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糖尿病(diabetesmellitus,DM)及其相关并发症已经成为国内及国际重大的公共卫生问题。糖尿病患者由于脂质代谢紊乱、内皮细胞功能紊乱等原因,使其伴发血管疾病较非糖尿病患者早,其中冠心病的发病常表现为无痛性心肌梗死,且梗死面积大、多为透壁性梗死,病情较严重,预后差,病死率高。而糖尿病所致动脉硬化并不仅仅局限于身体的某一部位或脏器,其血管并发症包括了周身所有的动脉系统,如糖尿病视网膜病变、主动脉硬化、脑血管病变、下肢血管病变、冠心病等等。传统治疗采用降血糖的药物控制血糖,这样可以有效降低微血管并发症的发生率,但在治疗包括动脉粥样硬化在内的大血管疾病方面效果较差。因此,如何有效控制糖尿病血管并发症成为了目前的研究热点。
  近十年来,大量研究表明,成纤维细胞生长因子21(fibroblast growth factor21FGF21)对肥胖、2型糖尿病(type1diabetes mellitus T2D)及其并发症具有多种有益作用。无论是急性还是慢性给药FGF21都能改善T2D患者的代谢状态。进一步研究发现,FGF21在T2D患者中不仅具有重要的生物学作用,而且具有降血糖作用。据报道发现,FGF21在内皮细胞中具有抗氧化应激和抗凋亡作用的功能,从而阻碍动脉粥样硬化的发展。之前的研究发现在FGF21基因敲除的小鼠中,糖尿病引起的主动脉损伤加重,而给予了外源性FGF21治疗后小鼠的表现则相反。因此,FGF21也可以被认为是一种治疗T1D的新方法。
  近年来,有效抑制血管平滑肌细胞增殖的组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylation enzyme HDAC)抑制剂被发现在预防动脉粥样硬化方面是成功的。组蛋白去乙酰化酶催化表观遗传修饰调控染色质结构和转录。有研究发现,抑制HDAC3可以预防T1D小鼠的糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy DCM)。此外,其他研究小组发现,HDAC抑制通过表观遗传机制保护主动脉免受炎症损伤。因此,推测HDAC抑制剂也可能预防糖尿病引起的主动脉损伤;而先前提到FGF21亦能减少主动脉的损伤,其二者间是否存在相关性目前尚不清楚。
  因此,本研究构建了OVE26型1型糖尿病(T1D)小鼠模型,随后分组给予HDAC抑制剂治疗,以观察HDAC抑制剂对于T1D小鼠主动脉的保护情况。探讨HDAC3抑制剂对于糖尿病主动脉的影响及其保护机制。
  目的:①明确HDAC3抑制剂可以减少糖尿病主动脉的损伤;②明确HDAC3抑制剂对糖尿病肝脏合成与分泌FGF21的影响;③探讨HDAC3抑制剂保护糖尿病肝脏的潜在机制及其与减少主动脉损伤的联系。
  方法:动物模型:采用雄性OVE26型T1D小鼠和年龄匹配的野生型FVB小鼠分别给予RGFP966(HDAC3抑制剂)、VAP(全HDAC抑制剂作为对照)或安慰剂治疗3个月。然后,一部分小鼠处死(3个月的时间点)提取肝脏、血浆及主动脉组织;保留额外的小鼠继续喂养3个月且不给予HDAC3抑制剂治疗(6个月的时间点)。分别采用病理及免疫组化染色的方法检测主动脉的变化;用ELISA法测定血浆FGF21水平及HDAC3活性;以及RT-PCR及Western blot结果分析各组小鼠肝脏的变化。
  结果:抑制HDAC3可显著降低3个月和6个月时OVE26小鼠的主动脉纤维化和炎症。在3个月和6个月的两个时间点上,RGFP966处理的OVE26小鼠的血浆FGF21水平明显高于安慰剂处理的小鼠。RGFP966能显著降低糖尿病相关的肝脏病理改变,同时增加了肝脏FGF21表达及分泌。HDAC3的抑制也增加了miR-200a的表达,降低了Keap1蛋白水平从而增加Nrf2核转位,通过上调抗氧化基因保护糖尿病肝脏。
  结论:我们的结果支持这样一个模型,即HDAC3抑制通过增加miR-200a表达并同时降低keap1来促进Nrf2活性,从而保护肝脏FGF21的合成及分泌。肝FGF21合成及分泌最终导致糖尿病引起的主动脉病变的减少。创新的发现,在同一疾病状态中,某种治疗下不同器官(肝、血管系统)之间的存在协同治愈的可能。
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