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近年来,中国及其他各国的糖尿病患者数量正以极快的速度增加,糖尿病已成为威胁人类健康的头号杀手和临床亟待处理的顽疾之一。糖尿病血管病变是其主要的慢性化并发症之一,并可累及全身重要器官。根据病变血管的不同,可分为:大血管病变如动脉粥样硬化;微血管病变如糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)。DN是糖尿病较为常见的严重并发症之一,是因肾脏长期暴露与高血糖环境而导致的慢性肾脏病变的统称。近年来虽然通过合理控制血糖、血脂和血压可以减缓DN的进展,但DN除作为糖尿病的严重并发症外,仍然是终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)最常见的原因。血管内皮细胞的正常功能在糖尿病环境中将发生失调,其自身完整性将遭到不可逆性破坏,进而导致血管发生病变。目前大量研究已经发现,糖尿病导致的血管内皮细胞功能损伤是其血管病变的起始节点及基础。现已有研究证实糖尿病条件下的肾小球血管内皮细胞损伤是DN过程中至关重要的环节。激活包括多元醇通路、糖基化终末产物(advanced glycation end-products,AGEs)通路、蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)通路、氨基己糖通路在内的四大代谢通路,是糖尿病慢性化并发症发生较为公认的观点。然而,仅仅阻断其中一条途径所产生的保护作用并不理想。最近研究证实,糖尿病诱导的线粒体氧化应激可产生过量的线粒体活性氧(mitochondrial reactive oxygen species,mtROS),抑制mtROS的过量产生可同时阻断上述四大代谢通路。因此,线粒体氧化应激学说可统一四大代谢通路,在研究糖尿病慢性化并发症过程中已经引起了研究者足够的重视。线粒体自噬指细胞以“选择性的”方式,将受损伤的并发生碎片化的线粒体包裹入细胞自噬体中,并通过与溶酶体融合将其完全降解的过程。当细胞发生氧化应激时,其自身可启动一系列内源性抗氧化应激损伤过程,线粒体自噬在该过程中发挥至关重要的作用,近年来逐渐引起重视。当线粒体发生氧化应激时,可引起线粒体功能损伤,碎片化加重,这时如加强线粒体自噬过程,可清除失去功能的线粒体并可降低细胞mtROS水平。本研究将围绕肾小球血管内皮细胞线粒体氧化应激及线粒体自噬,深入阐明二者在DN过程中的作用;并探讨以线粒体自噬为切入点,缓解肾小球血管内皮细胞线粒体氧化应激水平同时改善糖尿病诱导肾小球血管内皮细胞损伤的应用及相关机制。目的:体内外研究发现CoQ10是主要以线粒体为靶点的重要的抗氧化剂,可通过抗ROS作用,显著缓解糖尿病导致的肾细胞线粒体功能紊乱,进而发挥良好的肾保护作用。近年来应用CoQ10来治疗糖尿病及其血管并发症已逐渐成为热点。此部分研究将围绕mtROS与线粒体自噬,阐明CoQ10在DN过程中保护肾小球血管内皮的具体分子机制。方法和结果:动物实验方面,我们使用db/db二型糖尿病模型(Type 2 diabetic model,T2DM)小鼠,采取CoQ10最为常用的给药方式即与饲料混合方式给药(含0.1%CoQ10的鼠标准饲料)。细胞实验方面,我们将鼠肾小球血管内皮细胞(murine glomerular endothelial cells,mGECs),分别培养于含5.5 mM葡萄糖的内皮细胞基础培养基,含33 mM葡萄糖的内皮细胞高糖培养基,高糖培养基合并CoQ10给药(各组均培养72 h,每24 h更换培养液及CoQ10)。⑴.我们分别在T2DM模型鼠(db/db鼠)以及高糖损伤的mGECs中证实:CoQ10在体内实验中能明显改善糖尿病引起的肾功能损害、肾小球病理学及形态学改变以及肾小球内细胞凋亡;CoQ10在体外实验中能够显著改善糖尿病造模后mGECs凋亡增加。(2).我们分别在高糖损伤的mGECs以及db/db T2DM模型鼠的肾小球内细胞中观察到了大量mtROS形成及线粒体自噬水平下降,肾小球血管内皮内线粒体功能受损及氧化应激反应发生。而CoQ10在糖尿病条件下可明显促进肾小球血管内皮线粒体自噬功能,同时显著缓解糖尿病诱导的肾小球血管内皮mtROS升高及线粒体功能紊乱。(3).在体外实验中发现,采用PINK1 siRNA转染的方法,干扰mGECs内PINK1蛋白(线粒体自噬启动因子)的表达,则能显著抵抗糖尿病造模后CoQ10的内皮保护效应。体内水平使用线粒体自噬特异性抑制剂Mdivi-1和激动剂Torin 1发现,CoQ10改善糖尿病引起的肾功能损害、肾小球病理学及形态学改变以及肾小球内细胞凋亡与激活线粒体自噬相关。(4).在体外实验中发现,使用Nrf2 siRNA转染干扰mGECs内Nrf2的表达,或体内水平使用Nrf2特异性抑制剂ML385发现,CoQ10糖尿病条件下促线粒体自噬作用,因Nrf2/ARE信号通路失活被完全抑制。(5).在体外实验中发现,使用Nrf2 siRNA转染干扰mGECs内Nrf2的表达,则能显著抵抗糖尿病造模后CoQ10的内皮保护效应。体内水平使用Nrf2特异性抑制剂ML385发现,CoQ10改善糖尿病引起的肾功能损害、肾小球病理学及形态学改变以及肾小球内细胞凋亡的作用,因Nrf2/ARE信号通路失活被完全抑制。结论:糖尿病诱导的肾小球血管内皮细胞损伤过程中,mtROS过量产生起重要作用;CoQ10通过促进线粒体自噬下调肾小球血管内皮细胞mtROS水平,从而保护糖尿病诱导的肾损伤;其具体保护机制是CoQ10通过激活Nrf2/ARE信号通路完成的。