基于组蛋白H3K9甲基化研究葛根素干预高糖诱导血管内皮细胞炎症反应的机制

由组蛋白修饰所代表的表观遗传学修饰精密地调控着基因的表达。我们近期的研究发现高糖能够导致内皮细胞一氧化氮合成酶（eNOS）基因表达的下降和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）基因表达增强。同时eNOS基因上的H3K9一甲基化和二甲基化水平明显升高，以及TNF-α基因上H3K9二甲化及三甲基化水平的下调。而葛根素则能逆转这种高糖所导致的炎症基因上H3K9甲基化水平的异常。我们将利用染色质免疫沉淀分析（ChIP）及RNA干扰（RNAi）等方法，探讨高糖通过调控组蛋白H3K9的甲基化水平，影响糖尿病血管内皮细胞炎症基因表达的作用机制；同时，着重阐述葛根素逆转高糖作用下血管内皮细胞炎症基因组蛋白H3K9甲基化改变的作用及其作用机理；期望从表观遗传学这一全新的角度来认识葛根素防治糖尿病血管并发症的机制，为临床上寻找防治糖尿病及其血管并发症的新的药物靶点提供理论依据。

由组蛋白修饰所代表的表观遗传学修饰精密地调控着基因的表达。糖尿病血管并发症中，高糖能够导致内皮细胞一氧化氮合成酶（eNOS）基因表达的下降和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）基因表达增强。 同时 eNOS 基因上的 H3K9 一甲基化和二甲基化水平明显升高，TNF-α基因上 H3K9 二甲化及三甲基化水平的下调。本项目的研究结果表明，葛根素能逆转这种高糖所导致的炎症基因上 H3K9 甲基化水平的异常。.首先，在EA.hy926细胞中，高糖可诱导eNOS、内皮素-1（ET-1）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）以及炎症转录因子NF-κB p65基因表达增高。葛根素对上述基因表达的增高具有抑制作用，且抑制效果呈现剂量依赖性。对组蛋白甲基化水平的研究结果表明，该模型中，高糖可影响：(1)eNOS启动子区域甲基化水平，表现为H3K4二甲基、三甲基化水平增强，H3K9一甲基化水平减弱、三甲基化水平增强；葛根素可有效抑制高糖调控的H3K4二甲基、三甲基化水平，以及H3K9三甲基化水平；(2)MCP-1启动子区域甲基化水平，表现为H3K4二甲基、三甲基化水平增强，H3K9一甲基化水平减弱；葛根素可有效抑制高糖调控的H3K4二甲基、三甲基化水平，对H3K9甲基化水平无影响。葛根素的上述作用通过对H3K4甲基转移酶MLL、menin、SET7/9和去甲基转移酶LSD1的调控作用有关。.我们还研究了葛根素对TNF-α诱导的血管内皮细胞MCP-1表达的影响。结果表明，TNF-α可诱导人主动脉内皮细胞（HAEC）MCP-1的表达和分泌，该作用可被葛根素有效抑制，且抑制效果呈现剂量依赖性。信号通路抑制剂（ERK通路抑制剂U0126，NF-κB通路抑制剂BAY11708）可有效阻断TNF-α的作用，提示TNF-α通过调控ERK和NF-κB通路上调MCP-1的表达。葛根素对ERK和NF-κB通路表现出强大的抑制作用。上述结果提示，在HAEC中葛根素可通过抑制NF-κB和MAPK通路，下调TNF-α所诱导的MCP-1表达。.综上所述，葛根素的抗炎作用，可能通过调控组蛋白甲基化以及细胞内信号转导通路这两个方面实现。本项目揭示了葛根素新的抗炎作用机制，可为葛根素防治糖尿病血管并发症提供理论依据。