内皮源性HMGB1经TLR4/Caveolin-1/eNOS通路调节糖尿病血管舒张功能障碍的机制研究

High mobility group box protein 1(HMGB1) as a Damage-associated molecular pattern (DAMP) can participate in sterile inflammation vascular disease through downstream Toll-like receptors. We have found before that HMGB1 increased permeability of endothelial cells by activation of TLR4/Caveolin-1 pathway, however, it is still unclear whether HMGB1 can lead to endothelium-dependent relaxation. Recent evidences shown that plasma HMGB1 in diabetes patients significantly increased compared with that of controls, and higher levels of plasma HMGB1 are independently associated with a higher incidence of vascular disease. In further, we have found that HMGB1 can be released from endothelial cells after high glucose incubation, and HMGB1 participate in the role of high glucose induced nitric oxide reduction. In this proposal, we will perform in vitro and in vivo to dissect the role of HMGB1 in endothelium-dependent relaxation in diabetes and to verify whether HMGB1 exert its role via TLR4/Caveolin-1/eNOS pathway. The goal of this proposal is to dissect the role and underlying mechanisms of HMGB1 in endothelium-dependent relaxation in diabetes in order to provide scientific and experimental direction for the treatment of endothelium dysfunction in diabetes.

高迁移率族蛋白HMGB1作为一种损伤相关模式分子，能激活模式识别受体如TLRs等参与炎症性血管病变。最新研究发现HMGB1在糖尿病患者血清中明显升高，并与血管并发症发病率相关。申请人前期发现HMGB1能通过上调TLR4/Caveolin-1通路增加内皮细胞渗透性，但HMGB1是否参与内皮依赖的血管舒张（EDR）功能障碍尚无报道。我们预实验发现内皮细胞在高糖刺激下释放HMGB1，且HMGB1参与高糖导致的一氧化氮（NO）减少。结合其他研究显示Caveolin-1与内皮一氧化氮合酶（eNOS）结合并负向调控其活性。故推测内皮源性HMGB1可能通过TLR4/Caveolin-1/eNOS通路参与高糖诱导的EDR功能障碍。因此，本研究将采用动物及细胞分子生物学技术，明确HMGB1在糖尿病EDR功能障碍的作用，探讨HMGB1对NO的调控机制，以期为临床早期防治糖尿病血管并发症开拓新思路。

高迁移率族蛋白HMGB1作为一种损伤相关模式分子，能激活模式识别受体如TLRs等参与炎症性血管病变。最新研究发现HMGB1在糖尿病患者血清中明显升高，并与血管并发症发病率相关，但HMGB1是否参与内皮依赖的血管舒张（EDR）功能障碍尚无报道。.本研究证实2型糖尿病患者及2型糖尿病小鼠血清HMGB1表达升高，血清NO水平降低，而且2型糖尿病患者血清HMGB1水平与其血糖长期控制水平呈正相关。Myograph血管张力实验证实2型糖尿病小鼠血管内皮依赖的舒张功能减弱，但予以HMGB1抑制剂甘草酸成功下调2型糖尿病小鼠血清及主动脉HMGB1水平后，其内皮依赖的舒张功能明显改善，主动脉eNOS表达量增加，血清NO水平增加。外源性HMGB1孵育C57小鼠离体主动脉后行Myograph血管张力实验，证实了rHMGB1干预的血管段内皮依赖的舒张功能较未干预的血管段明显降低，但是通过进一步使用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME孵育后，rHMGB1干预的血管段与未干预的血管段内皮依赖的舒张功能差异消失，说明HMGB1引起内皮依赖的舒张功能障碍是通过eNOS途径介导的。而且rHMGB1干预C57主动脉及HUVEC后，TLR4、Caveolin-1的表达水平均明显升高，而eNOS表达水平明显降低。使用rHMGB1孵育TLR4-/-小鼠离体主动脉，发现rHMGB1干预并未引起内皮依的舒张功能障碍，而且主动脉Caveolin-1及eNOS表达水平也未发生明显改变。因此，HMGB1可以通过TLR4/Caveolin-1/eNOS途径引起2型糖尿病内皮依赖的舒张功能障碍。考虑到糖尿病在全世界范围内的高患病率，而糖尿病血管病变又是引起糖尿病患者死亡的主要原因，而我们的研究发现HMGB1升高是引起2型糖尿病血管内皮功能障碍的原因之一，因此，甘草酸有可能为2型糖尿病血管内皮功能障碍的防治及深入研究带来新的希望。