【48812】激活AMPKmiR-181b轴可减轻糖尿病小鼠的内皮功用障碍和血管炎症

  几十年来，糖尿病及其临床并发症（如糖尿病肾病和冠状动脉疾病）的全球患病率和死亡率一直在上升。有必要留意一下的是，内皮功用障碍、氧化应激和炎症是糖尿病和心血管疾病发展中的彼此相关的要素。活性氧（ROS）的添加会加重血管炎症，反之亦然。增强的氧化和炎症负荷会导致内皮功用障碍。

  miRNAs是一类短的非编码RNAs（约22个核苷酸），担任不同细胞进程中的基因调控。在miR-181宗族成员（miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d）中，发现miR-181b与2型糖尿病患者血浆中的血管炎症和血栓构成呈负相关。但是，miR-181b是否在糖尿病发展进程中在血管细胞中反常表达，以及miR-181b上调是否能改进糖尿病相关的内皮功用障碍仍不清楚。

  AMP活化蛋白激酶（AMPK）是真核生物中的要害参与者，担任调理能量代谢。此外，AMPK激活被证明是内皮细胞中miRNA生物发生的上游事情，其间AMPK可以磷酸化细胞核中的核仁素以调理miRNA表达。研讨AMPK激活是否经过靶向miRNAs来改进内皮功用将是有意义的。

  某些miRNAs被以为是机械灵敏的，由于它们在内皮细胞中的表达在露出于不同的剪切形式时会发生改动。因而，剪切应力介导的miRNA表达改动部分有助于内皮稳态的调理。此外，露出于剪切应力可调理内皮细胞中的AMPK激活。

  在香港城市大学生物医学科学系、香港中文大学生物医学学院、北京大学医学部中西医结合学系等联合团队的一项项研讨中，探讨了（i）研讨糖尿病患者动脉安排中miR-181b的水平；（ii）研讨miR-181b上调是否对糖尿病相关的内皮功用障碍具有维护效果；（iii）承认miR-181b的潜在分子机制和上游诱导因子。

  为了评价糖尿病条件下血管中miR-181b的表达，试验首要丈量并比较了非糖尿病患者和糖尿病患者肾动脉中的miR-181b水平。依据成果得出，与非糖尿病患者比较，糖尿病患者肾动脉中miR-181b的表达显着下降（图1 A）。接下来企图承认哪种糖尿病危险要素会调理miR-181b的表达。在糖尿病期间，AGEs水平升高，由于蛋白质或脂质在露出于糖时被糖化。AGEs的堆集会导致内皮功用障碍和炎症。因而，试验假定AGEs下调动脉和内皮细胞中的miR-181b。正如所料，AGEs（200 μg mL-1）的添加按捺非糖尿病患者肾动脉中miR-181b的表达（图1 B），以及在HUVECs（图1 C）。

  试验接下来研讨了miR-181b在糖尿病条件下血管体系中的效果，从正常食物喂食小鼠和糖尿病小鼠中解剖主动脉，对ACh进行功用测定，作为内皮功用的指征，依据成果得出，miR-181b过表达改进糖尿病小鼠主动脉的内皮功用。

  然后研讨了miR-181b过表达怎么改进糖尿病小鼠血管体系的内皮功用。由于NO和ROS之间的不平衡会加重内皮功用障碍，试验假定miR-181b或许会按捺ROS过度发生以改进糖尿病状态下的内皮功用。因而，进行了光泽精增强化学发光法和DHE染色，以承认糖尿病小鼠主动脉中ROS的发生。试验发现标明，miR-181b过表达按捺糖尿病小鼠主动脉血管ROS，并且miR-181b或许部分介导AMPK在糖尿病条件下血管体系中的抗氧化效果。

  试验还假定miR-181b经过按捺血管炎症来改进内皮功用，由于多种炎症机制会触发内皮激活和功用障碍，然后加重心血管疾病的发展。因而，研讨了糖尿病条件下小鼠主动脉（即Icam1、Vcam1和Il-6）和培育的人内皮细胞（即ICAM1、VCAM1和IL-6）中常见炎症标志物的表达。依据成果得出，miR-181b过表达按捺血管和内皮炎症，这些发现还暗示AMPK的激活可部分经过miR-181b在血管体系和内皮细胞中引发抗炎效果。

  试验现已证明miR-181b按捺剂的存在消除了AMPK激活剂AICAR的血管松懈、抗氧化和抗炎效果。为了进一步验证试验的假定，即AMPK激活上调miR-181b在动脉和内皮细胞中的表达，用AICAR处理了人肾动脉和HUVECs。AICAR（2 mmol L-1）的存在上调了非糖尿病患者肾动脉中miR-181b的水平（图2 A），以及在HUVECs中（图2 B）。此外，AMPK按捺剂ara-A（1 mmol L-1）的存在逆转了HUVECs中AICAR对miR-181b的上调效果（图2 C）。这些依据成果得出，内皮细胞中存在AMPK/miR-181b轴。

  试验接下来企图承认在糖尿病条件下可以激活血管体系中AMPK/miR-181b轴的潜在办法。运动通常被以为对糖尿病患者的心血管健康有利，而长时间运动从前已被证明可激活糖尿病小鼠动脉中的AMPK。因而，假定长时间运动可以终究靠AMPK激活添加动脉中miR-181b的表达。因而，让非糖尿病db/m小鼠和糖尿病db/db小鼠在电动跑步机上进行运动（图3 A），运用另一种2型糖尿病小鼠模型来承认运动时AMPK/miR-181b轴的存在。与久坐组比较，长时间运动在db/m和db/db小鼠的主动脉中诱导AMPK活化和miR-181b上调（图3 B-D）。打针AMPK按捺剂化合物C（20 mg kg-1）可消除运动练习的db/db小鼠主动脉中的AMPK活化和miR-181b上调（图3 B-D）。这些发现标明，长时间运动经过AMPK激活上调miR-181b。

  图3 长时间运动对糖尿病小鼠主动脉 AMPK/miR-181b 轴的影响。

  （A）糖尿病小鼠长时间运动练习的示意图概述。（B）有代表性的蛋白质印迹，以及（C）在久坐不动或经过运动练习的糖尿病小鼠的主动脉中在Thr172处表达AMPK和p-AMPK的蛋白质印迹的定量。（D）RT-PCR检测在久坐不动或运动练习的糖尿病小鼠的主动脉中的miR-181b表达。

  运动的优点是由身体中一系列生理、分子和细胞进程介导的。在运动进程中，全身血流量添加，导致血管体系内皮细胞发生更高的剪切应力。因而，估测添加的剪切应力或许部分导致了运动期间内皮细胞中AMPK/miR-181b轴的激活。为了验证，进行了体外血流动力学研讨来模拟人内皮细胞上添加的剪切应力（即LSS）（图4 A）。露出于LSS（12 dyn/ cm²）12小时可诱导HUVECs中的AMPK活化和miR-181b上调（图4 B-D）。一起，AMPK按捺剂ara-A（1 mmol L-1）的存在按捺了HUVECs中AMPK的激活和miR-181b的上调（图4 B-D），暗示内皮细胞中存在LSS/AMPK/miR-181b信号转导轴。

  总归，该研讨之后发现糖尿病患者的动脉中miR-181b水平下降。miR-181b可减轻糖尿病小鼠的内皮功用障碍、血管炎症和氧化应激。AMPK激活上调内皮细胞中的miR-181b水平。此外，长时间运动或许经过添加血流量来激活内皮细胞中的AMPK/miR-181b轴。这些发现标明，AMPK/miR-181b轴对糖尿病相关的内皮功用障碍具有有利效果。