[00132479]HGF-SPK-SIRT1信号通路在调控Ad-HGF干涉糖尿病微血管病变中的作用和机制

1、课题来源与背景：本课题组在前期国家“863”项目资助下,已完成肝细胞生长因子（Hepatocyte growth factor,HGF）基因药物Ad-HGF（携带HGF基因的重组腺病毒,国家I类新药,有国家自主知识产权）治疗心肌缺血的临床前研究工作,其药理作用是Ad-HGF单次应用在局部促进缺血部位新生血管形成,重建局部血液供应。之后在国家自然科学基金资助下揭示了Ad-HGF促进EPCs向动脉血管分化形成的分子机制,Ad-HGF对冠心病患者外周血中EPCs凋亡、衰老及功能的影响。继之的细胞实验已表明,Ad-HGF对糖尿病患者外周血中EPCs凋亡、衰老及功能有保护作用,动物实验研究已表明,Ad-HGF可明显促进糖尿病大鼠肢体血管结扎模型中缺血局部新生小血管的形成。提示我们前期研究的Ad-HGF基因药物可能对高糖环境诱导的EPCs损伤有保护作用,可改善EPCs血管修复和血管新生能力。 2、研究目的与意义：糖尿病微血管病变（如肢体动脉闭塞症）是糖尿病的主要慢性并发症之一,也是糖尿病致死、致残的主要原因。研究表明血管修复和血管新生能力减弱导致的血管功能减退是糖尿病微血管病变发生与发展的重要原因,而血管内皮功能障碍是血管修复和新生能力减弱的始发和关键因素。研究证实,成熟血管内皮细胞的前体细胞——血管内皮祖细胞（endothelial progenitor cell, EPCs）参与血管新生和再内皮化。糖尿病患者EPCs从骨髓动员并迁移至外周血的能力减弱、外周血EPCs数量减少、增殖和粘附能力受损、向内皮细胞系分化减少,从而导致血管修复和新生能力减弱。如何保护糖尿病患者高糖诱导的EPCs损伤以增加EPCs的数量并改善其功能,增强其血管修复和血管新生能力,已成为糖尿病微血管病变防治研究的热点和难点,也将是本项目追求的目标。 3、主要论点与论据：我们前期工作已证明HGF通过c-met受体介导的磷酸化激酶信号途径激活磷酸鞘氨醇激酶（Sphingosine kinase, SPK）并导致细胞内S1P第二信使增加,并且细胞磷酸化证明细胞磷酸化酶Shp-2在该信号过程中发挥重要作用。利用SPK基因转移的模型,我们观察到SPK信号途径激活在体外具有调节糖代谢的作用,并可在体内改善糖代谢并对糖尿病引起的血管及器官病理改变具有明显的改善效果。但对于SPK对糖代谢及其糖尿病微血管的病变作用机制并不清楚。研究发现,组蛋白去乙酰化酶1（SIRT1）调控血管生成信号,在血管发生过程中高表达,影响内皮细胞的生血管活性。SIRT1作为重要的细胞反应,代谢、衰老、凋亡的调节分子,其表达和活性受众多生长因子的调节,但其调节的机制非常复杂。各种细胞生长因子, 包括内皮细胞生长因子（VEGF）、HGF等都激活MAPK、 PI3K以及STAT3等信号分子,这些信号分子通过直接或间接的作用调节SIRT1的表达。最近我们发现SPK上调SIRT1的表达。激活SPK激酶及其外源产物S1P明显上调细胞内SIRT1的表达。外源S1P体外处理细胞直接通过S1P受体上调SIRT1,而SPK酶的抑制剂处理细胞则导致SIRT1的水平降低。利用基因沉默的方法敲除细胞内SIRT1后并不影响细胞内SPK的表达及活性。说明细胞内存在SPK/S1P 调节SIRT1表达的信号传递轴。MAPK和STAT3作为经典信号途径已经被证明与HGF的生物学功能密切相关,但SPK- SIRT1信号在调节HGF内皮细胞效应及糖尿病微血管病变中的作用和机制并不清楚。 4、创见与创新：以肝细胞生长因子基因药物Ad-HGF为保护剂,探索其对高糖环境下ROS诱导EPCs损伤的保护作用及其分子机制国内外未见报道。本课题评价我们前期研究的具有自主知识产权的肝细胞生长因子基因药物Ad-HGF是否对高糖环境下ROS诱导EPCs损伤具有保护作用,并进一步在体内外验证其是否有生物学功能,探讨Ad-HGF对高糖环境下ROS诱导EPCs损伤保护（抗氧化、抗凋亡、抗衰老、改善细胞功能）的可能分子机制,明确HGF/c-met是否通过SPK途径调控SIRT1信号发挥内皮细胞保护及糖代谢调节作用。为Ad-HGF治疗糖尿病肢体动脉闭塞病的作用机理提供重要理论依据。在立题、思路和实验设计方面具有新颖性。 5、社会经济效益,存在的问题：目前随着我国经济发展,人民生活水平提高,以及人口老龄化进程的加快,糖尿病患病率、患病人数急剧增加,患病率已达9.7%,患病人数已接近1亿人,是世界增长最快的国家,严重危害着人民的健康和生命安全。本项目试图探索利用基因药物方法治疗糖尿病的新方法,紧密结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键医学问题。存在的问题是该项目目前还处于临床前期实验阶段,未进行大动物及药物毒理实验。 6、历年获奖情况。本项目负责人曾以第一作者获得军队科技进步二等奖2项、军队医疗成果三等奖1项、甘肃省科技发明二等奖1项、甘肃省科技进步二等奖2项。