丹参酮ⅡA通过核受体PXR抑制NLRP3炎症小体活化改善糖尿病血管内皮损伤的机制研究

Endothelial injury is blamed for initiation of vascular complications in diabetes mellitus. Previous studies have shown that excessive activation of NLRP3 inflammsome triggered endothelial inflammatory response by high glucose may contribute to the development of endothelial injury. Tanshinone IIA (TSN) is widely used in the treatment of diabetic vasculopathy as an active component of Salvia miltiorrhiza Bunge, but the mechanism remains unclear. Our preliminary results have shown that TSN activates pregnane X receptor (PXR), also indicated that PXR decreased the ox-LDL or TNF-α activated NLRP3 inflammasome in cultured human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). However, whether PXR can inhibit high glucose activated NLRP3 inflammasome is unclear. Thus, the present study aims at testing the hypothesis that PXR induction by TSN attenuates high glucose activated NLRP3 inflammasome in endothelial injury. Two specific aims are proposed to test the guiding hypothesis in HUVECs in vitro and streptozocin (STZ) induced diabetic rats in vivo. Specific aim 1 will explore the inhibition effect of PXR on high glucose activated NLRP3 inflammsome. Specific aim 2 will examine whether TSN can attenuate the NLRP3 inflammasome in a PXR dependent manner. These results obtained from the current study will provide a new mechanism for TSN therapy in diabetic vasculopathy.

血管内皮损伤是糖尿病血管并发症的早期事件。研究证实高糖诱导NLRP3炎症小体的过度活化参与内皮损伤及功能紊乱过程。活血化瘀药丹参酮ⅡA（TSN）在临床上被广泛用于治疗糖尿病血管病变，但其机制尚不明确。本项目前期预实验结果提示：1）TSN能够激活内皮孕烷X受体（PXR）；2）内皮PXR活化可以抑制ox-LDL或TNF-α诱导的NLRP3炎症小体。但PXR能否抑制高糖诱导的NLRP3炎症小体，以及TSN能否通过激活PXR发挥内皮保护作用，仍需探讨。本研究拟利用体外培养的人脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）和在体糖尿病大鼠模型，以"高糖－NLRP3炎症小体－内皮损伤"为研究主线，1）研究核受体PXR对高糖诱导的内皮NLRP3炎症小体的抑制作用；2）阐明TSN激活PXR拮抗高糖诱导的NLRP3炎症小体，进而改善血管内皮损伤的分子机制。研究结果将为中药TSN治疗糖尿病血管内皮损伤提供新的实验依据。

糖尿病血管病变已成为糖尿病患者致死致残的主要原因，血管内皮功能损伤是糖尿病血管并发症的早期事件。尽管血管内皮损伤的影响因素众多，但其被广为认可的机制有炎症、氧化应激和凋亡学说。研究证实高糖诱导NLRP3炎症小体的过度活化参与内皮损伤及功能紊乱过程。程序性死亡因子4（programmed cell death protein 4，PDCD4）是机体参与细胞凋亡有关的基因，PDCD4与心血管疾病密切相关，高糖诱导的PDCD4表达上调也参与内皮损伤过程。活血化瘀药丹参酮ⅡA在临床上被广泛用于治疗糖尿病血管病变，但其机制尚不明确。本项目主要研究了丹参酮ⅡA以及代谢性核受体PXR在高糖所致血管内皮损伤中的保护作用及机制。取得的主要成果包括：1）高糖激活NLRP3炎症小体参与内皮损伤过程，丹参酮ⅡA可以改善高糖诱导的血管内皮损伤；2）PXR活化可以抑制高糖诱导的NLRP3炎症小体活化；3）丹参酮ⅡA可以通过激活PXR，抑制高糖诱导的NLRP3炎症小体的活化。4）在体动物水平证实丹参酮ⅡA可显著改善糖尿病大鼠体重减轻，降低血脂水平，减轻血管病理损伤、肝脏和肾脏损伤；丹参酮ⅡA可以抑制糖尿病大鼠血管组织NLRP3炎症小体的活化，其抑制作用可能与激活PXR有关。5）分子对接技术表明丹参酮ⅡA是PXR的潜在配体。6）高糖诱导内皮细胞PDCD4表达上调，丹参酮ⅡA抑制高糖诱导的PDCD4表达上调，其抑制作用依赖于PXR。7）糖尿病大鼠血管组织PDCD4表达上调，丹参酮ⅡA治疗后降低了PDCD4的表达。综上，本研究阐明了丹参酮ⅡA可以通过激活PXR抑制NLRP3炎症小体和PDCD4表达上调两条信号通路，拮抗高糖所致血管内皮损伤的分子机制。研究结果为中药丹参酮ⅡA治疗糖尿病血管内皮损伤以及代谢性核受体PXR为靶点的临床药物筛选提供新的实验依据。