内质网蛋白质二硫键异构酶在糖尿病心肌易损性中的作用机制研究

Diabetes is a major cause of morbidity and mortality ,which is also associated with an increased susceptibility to ischemic damage, however, its precise undrelying mechanisms remain unknown. Emerging evidence has revealed that adiponectin is an essential intrinsic molecule that protects the heart from ischemia/reperfusion(I/R) injury. Our preliminary studies has demonstrated a reduction of oxidized form of PDI in diabetic mice, and PDI can modulate the expression of adiponection. Therefore, we hypothesize that PDI function changes in its expression and oxido-reductive state in diabetes will lead to down regulation of the adiponection expression which results in an increased susceptibility to ischemic damage of heart. This study will be carried out in both cellular and overall levels, respectively to investigate the regulation effect of PDI expression and its oxido-reductive state on adiponectin in mice with diabetes, to investigate its effect on cardiomyocytes apoptosis and its relationship with myocardial ischemic susceptibility so as to clarify the molecular mechanism of myocardial ischemic susceptibility in diabetes. This study will provide a new thought and target for prevention and treatment of ischemia/reperfusion injury of hearts in the patients with diabetes.

糖尿病心肌对缺血性损伤敏感性增加而致细胞凋亡增加，最终导致病死率增高，但其机制尚未完全清楚。已证实血清脂联素水平降低是促进缺血性心脏病发生发展的重要因素。蛋白二硫键异构酶（PDI）是调节脂联素合成、分泌和多聚体形成的重要功能蛋白。我们预实验研究发现糖尿病小鼠PDI氧化态减少，进一步实验提示PDI可以调节脂联素表达。据此，我们提出科学假说：2 型糖尿病时内质网PDI表达及功能异常，导致血浆脂联素水平下调，使缺血/再灌注心肌易损性增加。本研究拟利用分子生物学、细胞生物学、RNA干扰等技术从细胞和整体水平研究糖尿病小鼠心肌组织中蛋白二硫键异构酶的表达和氧化还原状态对脂联素的调节作用，来阐明糖尿病心脏缺血损伤易感性增加的分子机制。本课题的开展将有望为防治糖尿病心肌缺血/再灌注损伤提供新思路和新靶点。

糖尿病缺血性心脏病是一类预后不良的心脏疾病。是我国糖尿病患者死亡的主要原因之一，现阶段主要采取传统的方式结合介入手段予以治疗。因糖尿病缺血性心脏病的发病机制复杂，故目前尚无明确特效的治疗方案。脂联素是主要由脂肪细胞、心肌细胞分泌的一种具有调控糖脂代谢及保护心肌、血管的细胞因子，其水平降低可导致糖尿病心肌易损性的增加，是糖尿病缺血性心脏病发病机制之一。而蛋白质二硫键异构酶（PDI）是一种具有多种功能的特殊蛋白，也是调节脂联素合成、分泌及多聚体形成功能的重要蛋白。且申请者前期研究显示糖尿病小鼠心肌组织中PDI及脂联素（APN）均低表达。因此，本课题组在前期研究基础上，提出"PDI是APN水平降低而导致糖尿病心肌易损性增加的上游机制"的假说。.因此，我们在细胞水平利用H9C2心肌细胞系成功建立了糖尿病缺血再灌注模型。并构建了重组腺病毒Ad-PDI和PDI-siRNA转染该细胞系来上下调PDI的表达。进一步实验结果表明：与对照组比较，PDI在高糖组、缺氧复氧组、高糖缺氧复氧组明显降低的；同时发现APN和HMW-APN表达水平也明显下降。而过表达PDI后，发现高糖组、缺氧复氧组的细胞凋亡和氧化应激水平显著降低；同时，APN和HMW-APN蛋白水平也显著增加了。我们利用PDI-siRNA干预PDI的表达后，与对照组比较，高糖组、缺氧复氧组、高糖缺氧复氧组的心肌易损性增加，心肌细胞凋亡和氧化应激水平明显升高。. 为了进一步明确PDI在糖尿病缺血性心脏病中的地位，我们利用基因芯片来寻找PDI调控糖尿病心肌易损性可能的下游靶基因时，发现SOCS2在糖尿病心肌细胞缺血再灌注过程中表达明显上调。因此，我们进行了进一步深入探索研究，发现：与对照组相比，高糖组和缺氧复氧组SOCS2的mRNA水平明显上调，IGF-1的mRNA水平明显下调；高糖合并缺氧复氧组与高糖组或缺氧复氧组相比，SOCS2的mRNA水平进一步上调，同时IGF-1的mRNA水平进一步下调。利用SOCS2的特异性siRNA下调基因的表达后，细胞SOCS2的mRNA和蛋白表达水平明显降低，p-JAK2及p-STAT5b蛋白水平明显上调，IGF-1的mRNA和蛋白表达水平明显上调；同时，Cleaved-casp3、GRP78的蛋白表达水平及LDH、MDA的含量明显下调。.本课题组初步阐明了PDI与糖尿病缺血性心脏病的关联，并提示P