新型钠钙交换蛋白NCEX对糖尿病大血管病变的作用和黄芪多糖的干预机制

糖尿病大血管病变起始于血管内皮细胞功能紊乱。我们克隆到一种在高血糖猴和2型糖尿病患者的主动脉中高表达的新型钠钙交换蛋白NCEX。进一步对原代培养的细胞株研究显示NCEX主要定位在主动脉内皮细胞，而主动脉平滑肌细胞和巨噬细胞表达很低；NCEX受葡萄糖浓度调控，可以增加HEK293细胞内Ca2+浓度。上述结果提示高糖可能通过上调NCEX的表达影响内皮细胞Ca2+平衡，进而影响内皮细胞功能。前期研究显示黄芪多糖治疗的糖尿病大鼠主动脉粥样硬化病变减轻，主动脉组织NCEX基因和蛋白表达均下调，提示黄芪多糖可能是通过抑制NCEX基因表达，减少内皮细胞中的Ca2+浓度，发挥其对内皮细胞的保护作用。本研究进一步探讨NCEX对糖尿病大血管病变的影响及作用机制，阐明黄芪多糖是否通过NCEX途径发挥对内皮细胞的保护作用进而起到延缓大血管病变的效果,为糖尿病大血管病变的防治提供新的靶点。

研究背景：血管内皮功能障碍是糖尿病大血管病变的基础，高血糖导致的线粒体功能障碍是血管内皮损伤的主要机制之一。线粒体钠钙交换蛋白NCLX(mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger，NCLX)是最新发现的钠钙交换蛋白。我们前期发现的新型钠钙交换蛋白与NCLX为同一蛋白。2010年NCLX蛋白正式命名，随后发现在心肌、胰腺、神经元等组织都有表达并发挥很重要的作用。NCLX定位在线粒体嵴上，其功能是调控线粒体钙外排。内皮细胞中NCLX的表达，定位，以及功能暂无相关研究。.主要研究方法结果: 1)PECAM -1 (CD31)标记大鼠主动脉内皮层免疫荧光显示，大鼠主动脉内皮层表达NCLX蛋白。皮尔逊共存系数显示NCLX定位于原代大鼠主动脉内皮细胞线粒体上。2)在STZ诱导糖尿病大鼠模型中，大鼠内皮层NCLX蛋白表达较正常对照组升高。体外高糖培养原代大鼠主动脉内皮细胞48h,同样发现高糖组NCLX蛋白表达升高(P<0.05)。3)共聚焦显微镜显示，在高糖(35 mmol/L)短时(800s)刺激下，抑制NCLX表达的siNCLX组较对照组(siControl组)线粒体钙离子升高幅度增加；线粒体钙外排速率下降( P<0.05)；siNCLX组产生的瞬时ΔROS较对照组明显增多 (P<0.05)。4)高糖培养24小时，siNCLX组ROS生成、NLRP3表达、Caspase-1表达与IL-1β分泌均较siControl组显著增高(P<0.05)。5)慢病毒感染建立过表达NCLX蛋白大鼠主动脉内皮细胞LV-NCLX组和空载体对照LV-vector组。过氧化氢(100umol/L)处理24小时， LV-NCLX组ATP浓度较LV-vector组高(P<0.05)。LV-NCLX组较对照LV-vector组 8-OHdG表达显著减少，eNOS表达显著升高(P<0.05)。.结论：大鼠主动脉内皮层表达线粒体钠钙交换蛋白NCLX，并且定位于内皮细胞线粒体上。NCLX对高糖刺激下的血管内皮线粒体有调节作用：NCLX对线粒体钙外排的调节是其作用机制之一；ROS的产生、NLRP3炎症小体的激活是其重要调节通路；过表达NCLX对血管内皮具有保护作用。推测糖尿病大鼠早期血管内皮细胞NCLX表达升高，有助于维持线粒体的功能和稳定性。