干扰素诱导蛋白Ifi204对糖尿病血管内皮祖细胞的功能调控及机制的研究

Investigations recently led to the discovery that diabetes strongly affected bone marrow structure and function, thus caused the reduced number and dysfunctional phenotype of endothelial progenitor cells in diabetes. Therapeutic strategies aimed at restoring the BM architecture and boost its endogenous regenerative cells represent attractive targets to slow down the progression of diabetic complications. We compared the mRNA expression patterns of bone marrows in diabetic mice and wild type mice by gene chip analysis. Among the significantly changed genes, interferon inducible protein Ifi204 is involved in many biological processes such as signal transduction, development regulation, stress response and transcription regulatory activity. There is no report regarding the functional regulation of Ifi204 and Id proteins on endothelial progenitor cells. We proposed that Ifi204 inhibits the differentiation of endothelial progenitor cells through Id proteins, thus impairs the migration, adhesion and angiogenesis activities of EPCs. In this study, we will investigate how Ifi204 regulates the differentiation and mobilization of EPCs in diabetes, and whether over-expressed Ifi204 can rescue the impaired functions of EPCs in diabetes. We aim to elucidate the important signaling pathway to maintain the well-differentiation capabilities of EPCs in diabetes, and further to establish the theoretical and experimental foundation for clinical usage of EPCs in treating cardiovascular diseases in diabetes.

最近的研究发现，糖尿病严重影响了骨髓的结构和功能从而导致血管内皮祖细胞数量减少、功能失调。恢复骨髓结构、改善内皮祖细胞的功能成为减缓糖尿病并发症的有吸引力的靶点。我们通过基因芯片技术比较了Ⅱ型糖尿病小鼠和正常小鼠骨髓mRNA的表达情况，在差异表达显著的基因中，干扰素诱导蛋白Ifi204参与多项基因功能的调节。关于Ifi204和下游靶蛋白Id对血管内皮祖细胞的功能调控作用，目前没有相关的报道。我们推测Ifi204通过Id蛋白抑制了糖尿病内皮祖细胞的分化，导致内皮祖细胞迁移、粘附和促血管生成能力减弱，这就是我们研究的重点所在。我们将探讨Ifi204如何在糖尿病内皮祖细胞中调节细胞的分化和动员，以及选择性上调内皮祖细胞的Ifi204能否改善细胞的功能失调，以期阐明维持糖尿病内皮祖细胞良好分化潜能的重要信号通路，为临床应用内皮祖细胞治疗糖尿病心血管疾病奠定理论与实验基础。

IFI-200蛋白家族是一组高度保守的干扰素诱导蛋白。家族中的每个成员其C-末端含有一个或几个特征性200氨基酸结构域，参与细胞生长、细胞衰老、细胞分化及细胞死亡的调控。其中Ifi204被证实，通过解除Id蛋白对MyoD或Gata4、Nkx2.5或Cbfa1的抑制，分别促进骨骼肌细胞、心肌细胞和成骨细胞的分化。本课题研究Ifi204在对血管内皮祖细胞迁移，粘附和分化的调控作用；高表达Ifi204能否改善内皮祖细胞的体外和体内血管再生能力，并寻找其可能的下游底物。进而结合临床标本的监测和分析，找出治疗糖尿病血管病变的可能靶点。.研究利用siRNA转染和慢病毒转导来获得低表达Ifi204及过表达Ifi204的血管内皮祖细胞（EPCs）。将正常组EPCs、过表达Ifi204组EPCs及低表达Ifi204组EPCs等三组细胞分别抽提全部RNA，进行RT-qPCR、流式细胞检测以及免疫荧光染色，验证EPCs特异性表面分子标记物（包括VE-Cad、vWF、CD31等）表达水平。将三组细胞进行血管形成实验及克隆形成实验，验证EPCs的血管形成能力及增殖活力。功能实验中，siRNA组血管形成能力较正常组明显降低，Lenti-Virus组较正常组升高；siRNA组增殖能力较正常组明显降低，Lenti-Virus组较正常组升高。在小鼠下肢静脉缺血模型中，Ifi204的下调可以减少血管再生，使术后14天的下肢血流灌注减少。.姜黄素是从姜科、天南星科中的一些植物的根茎中提取的一种化学成分，为二酮类化合物，分子式为C21H20O6。近些年研究发现，姜黄素可以改善糖尿病小鼠组织损伤的修复能力，加快伤口的愈合速度，提示姜黄素可能通过提升糖尿病小鼠血管再生能力从而产生治疗效果。本课题利用糖尿病小鼠的下肢缺血模型，研究姜黄素对血管再生的作用。并进一步在细胞水平探索，姜黄素对于糖尿病小鼠受损的血管内皮祖细胞（EPCs）功能的改善能力。.一型糖尿病下肢静脉缺血的小鼠经过姜黄素治疗后，下肢血流得到恢复，并且新生血管密度也有所提升。体外实验揭示，原先受损的EPCs血管生成能力、迁移能力、增值能力和凋亡数量均在姜黄素应用后得到改善。qPCR结果确认了姜黄素处理的糖尿病EPCs中血管再生相关基因——VEGF-A、Ang-1——的上调。