高表达APE1的内皮祖细胞外泌体对糖尿病心肌病心肌损伤的修复作用及机制研究

Diabetes mellitus is an independent risk factor for cardiovascular disease. Endothelial progenitor cells（EPCs）dysfunction, endothelial cells（ECs） and cardiomyocyte injury play a vital role in the pathogenesis of DCM. Evidence has shown that exosomes（EXs） can carry specific proteins,mRNA and miRNA to target cells, which is regarded as a critical mechanism of intercellular communication and modulation of cellullar function. Our preliminary studies showed that there APE1 expression in EPC-EXs and EC-EXs were elevated with its function deficiency under high glucose conditions，which could change cardiomyocyte functions though regulate downstream Akt and p38 MAPK signaling pathway.we recently established novel methods for purification and phenotyping of EXs released from ECs and EPCs by combining microbeads and fluorescence quantum dots techniques. In this study we will investigate the repair roles and mechanisms of endothelial progenitor cell derived EXs with APE1 overexpression on myocardial injuries in diabetic mice and the cardiomyocytes.

糖尿病是心血管疾病的独立危险因素。高糖导致内皮祖细胞（EPCs）、内皮细胞（ECs）及心肌细胞功能障碍和损伤在糖尿病心肌病（DCM）中起关键作用。近年研究阐明细胞外泌体（EXs）可传递蛋白、mRNA及miRNAs到靶细胞，是细胞间信息交流和细胞功能调控的重要机制之一。前期我们发现,脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(APE)功能缺失是DCM心肌损伤的分子机制之一，高糖环境下释放的EPC-EXs和EC-EXs所携带APE1的增加，通过调控其下游靶基因（P-Akt/Akt和P-p38/p38）的表达, 改变了心肌细胞的功能。我们最近采用高特异性和敏感性的EXs磁珠分离和量子点检测新方法, 可有效分离检测EPCs和ECs细胞源的循环EXs。本项目将进一步在细胞及动物模型上探讨高表达APE1的 EPC-EXs在干预糖尿病心肌病变中的作用及机制。

糖尿病是心血管疾病的独立危险因素。高糖导致内皮祖细胞（EPCs）、内皮细胞（ECs）及心肌细胞功能障碍和损伤在糖尿病心肌病（DCM）中起关键作用。前期我们发现,脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(APE)功能缺失是DCM心肌损伤的分子机制之一，高糖环境下释放的EPC-EXs和EC-EXs所携带APE1的增加，通过调控其下游靶基因（P-Akt/Akt和P-p38/p38）的表达, 改变了心肌细胞的功能。我们最近采用高特异性和敏感性的EXs磁珠分离和量子点检测新方法, 可有效分离检测EPCs和ECs细胞源的循环EXs。本项目将进一步在细胞及动物模型上探讨高表达APE1的 EPC-EXs在干预糖尿病心肌病变中的作用及机制。本项目主要探讨1.高糖环境下EPC-EXs对心肌细胞的直接作用及其机制；2. 探讨高糖环境下EC-EXs对心肌细胞的作用及其机制；结果发现：1.高糖环境可损伤内皮细胞功能。这些研究明确糖尿病或高糖环境下携带功能缺失的EPC-EXs 引起内皮功能障碍和心肌损伤。2.高糖环境ECs细胞分泌的外泌体可促进高糖诱导的AC16心肌细胞损伤，凋亡，肥大以及氧化应激，同时其外泌体中携带的APE1水平降低，活性减少。3.高表达APE1ECs细胞分泌的外泌体可拮抗高糖诱导的AC16心肌细胞损伤，凋亡，肥大以及氧化应激；4.糖尿病或高糖环境下携带功能缺失ECs-EXs 引起内皮功能障碍和心肌损伤；5.过表达APE1的内皮细胞外泌体对高糖损伤心肌细胞的修复作用，其可能通过抑制p38 MAPK通路、激活Akt通路实现；6.APE1过表达可以通过减弱内质网应激介导细胞凋亡保护DbCM小鼠，减轻心肌损伤。关键数据显示：1. APE1过表达小鼠中APE1在心肌组织特异性表达；2.APE1过表达可以降低DbCM小鼠心肌细胞凋亡；我们的研究发现高表达APE1能减轻糖尿病心肌病的心肌损伤，从而说明高表达APE1 的EPC-EXs 可作为干预或治疗DCM 的新途径。