HMGB1/RAGE/PKC通路促Kv通道蛋白内化在糖尿病所致冠脉舒张功能受损中的作用

Impairment of voltage-gated K+ (Kv) channels in coronary vascular smooth muscle plays a key role in diabetes-induced decrease of coronary vasodilation. Our previous study proved that receptor of advanced glycation products (RAGE) played a remarkable role in impairment of Kv channels. However, mechanisms involved in impaired Kv channels remain poorly defined. High-mobility group box 1 protein (HMGB1) is a major ligand of RAGE. Based on previous studies, we hypothesize that diabetes upregulates HMGB1 in coronary smooth muscle cells, and HMGB1/RAGE-activated PKC causes impairment to Kv channels by promoting its internalization and lysosomal degradation. We will use primary coronary vascular smooth muscle cells and diabetic rats, and firstly investigate the effect of high glucose on HMGB1 expression and activity. Secondly, we will assess the role of HMGB1 on expression, trafficking, function of Kv channels and activity of PKC. Lastly, we will clarify the role of RAGE/PKC pathway, and internalization of channel proteins on HMGB1-caused impairment of Kv channels and Kv channels-mediated coronary vasodilation. The aim of this study is to clarify mechanisms involved in diabetes-induced impairment of Kv channels. Our study will help to provide new targets and theoretical basis for prevention and treatment of coronary dysfunction in patients with diabetes.

冠脉平滑肌细胞Kv通道受损是糖尿病所致冠脉舒张功能受损的关键环节。我们前期研究发现糖基化终末产物受体(RAGE)参与Kv通道受损过程，但其分子机制尚不清楚。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是RAGE的主要配体，基于既往研究及预实验结果，我们推测糖尿病可上调冠脉平滑肌细胞HMGB1的表达及活性，HMGB1/RAGE激活PKC通路后可引起Kv通道蛋白的内化降解，损伤Kv通道介导的冠脉舒张功能。本研究拟采用大鼠冠脉平滑肌细胞及糖尿病大鼠模型，首先观察高糖干预时细胞HMGB1表达及活性的变化；其次检测HMGB1干预对Kv通道蛋白表达、Kv电流密度及PKC通路的影响；第三抑制RAGE/PKC通路或抑制通道蛋白内化后观察HMGB1对Kv通道损伤作用的改变及Kv通道介导的冠脉舒张幅度的变化。本研究旨在阐明糖尿病损伤冠脉平滑肌Kv通道的机制，为糖尿病患者冠脉功能受损的防治提供新的靶点。

冠脉平滑肌细胞Kv通道受损是糖尿病所致冠脉舒张功能受损的关键环节。我们前期研究发现糖基化终末产物受体(RAGE)参与Kv通道受损过程，但其分子机制尚不清楚。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是RAGE的主要配体，基于既往研究及预实验结果，我们推测糖尿病可上调冠脉平滑肌细胞HMGB1的表达及活性，HMGB1/RAGE激活PKC通路后可引起Kv通道蛋白的内化降解，损伤Kv通道介导的冠脉舒张功能。本项目采用大鼠冠脉平滑肌细胞及糖尿病大鼠模型，研究发现：1、高糖及糖尿病可通过上调冠脉平滑肌细胞中HMGB1的表达及活性，损伤冠脉平滑肌细胞Kv1.5通道，引起冠脉舒张功能受损。高糖干预组细胞Kv1.5电流密度及细胞膜Kv1.5蛋白表达量明显降低，而抑制HMGB1可部分逆转高糖对Kv1.5通道的损伤；糖尿病组大鼠冠脉舒张功能较对照组大鼠明显下降，而给予HMGB1抑制剂可以使冠脉舒张功能得到一定程度恢复。2、Kv1.5通道蛋白的内化及降解在HMGB1/RAGE/PKCβ损伤冠状动脉平滑肌Kv1.5通道及冠脉舒张功能的过程中起到关键作用。rHMGB1及高糖干预冠脉平滑肌细胞明显增加了Kv1.5通道蛋白与细胞早期内涵体标记物EEA1及溶酶体标记物LAMP1的共表达比例，抑制HMGB1/RAGE/PKCβ通路可使共表达比例下降。3、根据本项目进行延展，基于心血管中心临床数据库分析发现HMGB1水平升高是急性心肌梗死患者冠脉微循环障碍和不良预后的影响因素。HMGB1升高组心梗患者微血管阻塞及心肌内出血比例明显升高，心功能明显下降。本项目对糖尿病损伤冠脉平滑肌Kv通道的机制进行了探讨，一定程度上为糖尿病继发冠状动脉疾病的防治提供了新的治疗思路和靶点。