高糖条件下心肌细胞高迁移率族蛋白1（HMGB1）表达增高的分子机制

发布时间：2018-02-07 10:14

本文关键词： 心肌细胞 HMGB1 PI3Kγ Akt 糖尿病　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：背景与目的糖尿病(diabetes mellitus,DM)是因胰岛素绝对或相对分泌不足以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低而造成蛋白质、脂肪水和电解质等一系列代谢紊乱综合征,其中以高血糖为主要标志,最后可造成体内多种器官的慢性损伤和功能损害。临床上主要将糖尿病患者分为四大类即I型糖尿病、Ⅱ型糖尿病、其他类型糖尿病及妊娠糖尿病。据统计,现阶段全球糖尿病人数正在迅速增加,而且估计2025年全球糖尿病患者将会增加至30亿。急剧增加的糖尿病患病人数也导致了心血管疾病发病率的持续攀升。糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)是伴随着糖尿病代谢异常所发生的大范围心肌结构改变的一类独立的特异性心肌病,它以左心室的扩大和弥漫性心室壁运动的减低,特别是舒张功能的减弱为主要特点。目前关于糖尿病人出现心肌功能受损的分子机制尚不十分清晰。心肌肥厚和心肌纤维化是DCM的一个突出特点。DCM患者在早期就会出现了心脏舒张功能不全的改变。随着疾病的发展,心脏收缩和舒张功能障碍同时出现。学者提出了很多造成DCM患者心肌结构和功能改变的分子机制。很多科学研究发现,在糖尿病小鼠模型中,并发DCM小鼠的心肌组织中聚集了更多的细胞因子,提示了炎症反应参与了 DCM的发生发展过程。高迁移率族蛋白1(high mobility group box 1,HMGB1)一种广泛地存在于哺乳动物中的高度保守的DNA结合蛋白。HMGB1可在免疫细胞或其他人体细胞受到外界刺激活化后从核内以主动方式释放至细胞质或由坏死细胞破裂以被动方式释放到胞外,引起炎症反应和调控相关信号的传导。同时,有研究报道,HMGB1还在心脏中发挥着心肌细胞和成纤维细胞交流纽带的作用,它可以使成纤维细胞的炎症因子IL-33下调,从而增加其胶原蛋白表达并促进糖尿病心肌纤维化的发生发展过程,最终导致心脏功能异常。我们前期研究结果表明,在高糖环境下,心肌细胞可以增加HMGB1的表达和主动分泌。本实验我们旨在讨论高糖环境下心肌细胞表达和分泌HMGB1蛋白增多的细胞内信号通路。方法本研究分成两个部分。第一部分,分离大鼠的乳鼠心肌细胞并建立糖尿病高血糖细胞模型。用高糖DMEM(30mM)刺激细胞,以5.5mM葡萄糖+24.5mM甘露醇作为高渗对照,通过Western Blot观察心肌细胞内PI3Kγ、Akt的活化,以及用Western Blot和ELISA的方法检测心肌细胞HMGB1的表达及分泌。通过检测高糖对心肌细胞不同干预时间的影响,确定高糖对心肌细胞的干预时间。第二部分,应用抑制剂和基因调控手段,研究糖尿病高血糖细胞高表达HMGB1的分子机制。分别运用 PI3Kγ 抑制剂(AS 605240)及 PI3-kinase p110γ CRISPR/Cas9 Knock Out质粒进行基因干扰,以及用Akt抑制剂(A6730)和siRNA转染手段证明PI3Kγ/Akt通路与HMGB1之间的调节关系。用DCFDA Cellular ROS Detection试剂盒检测高糖刺激后引起的氧化应激反应。并用抗氧化剂Mitotempo来抑制ROS的产生,从而观察氧化应激与PI3Kγ/Akt通路激活的关系。结果及结论1、高糖环境下,心肌细胞中PI3Kγ/Akt活化增加,表达和分泌HMGB1蛋白显著升高。2、高糖环境下,PI3Kγ/Akt通路正向调控HMGB1表达。3、高糖环境下,氧化应激反应增加。抗氧化剂Mitotempo能抑制高糖引起的氧化应激反应,从而减弱PI3Kγ/Akt通路活化,进而抑制下游蛋白HMGB1的表达。综上所述,本研究采用高糖诱导的糖尿病高血糖细胞模型,对DCM时心肌细胞高表达HMGB1进行了系统的研究。综合运用抑制剂和基因干扰手段,揭示了高糖诱导产生的氧化应激介导PI3Kγ/Akt通路的激活调控HMGB1表达和分泌增多的分子机制。
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【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R587.2;R542.2

【参考文献】