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动脉硬化血栓血管生物学。作者手稿;2017年3月1日PMC提供。
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美国国立卫生研究院:美国国立卫生研究院751189
PMID:26800561

Wnt5a-JNK信号介导人糖尿病内皮功能障碍

关联数据

补充资料

摘要

目标

内皮功能障碍与糖尿病患者的胰岛素抵抗、炎症激活和心血管风险增加有关;然而,其机制仍不完全清楚。最近的研究已确定Wnt5a通过JNK的促炎症信号传导是代谢功能障碍的调节器,与血管功能潜在相关。我们试图获得证据,证明Wnt5a-JNK信号的激活增加有助于糖尿病患者内皮功能受损。

方法

我们测量了85名2型糖尿病患者(n=42)、年龄和性别匹配的非糖尿病对照组(n=43)和接受Wnt5a治疗的人主动脉内皮细胞中的肱动脉血流介导的扩张,并通过蛋白表达、eNOS激活和一氧化氮生成来表征新分离的内皮细胞。

结果

糖尿病患者的内皮细胞Wnt5a水平高出1.3倍(P(P)=0.01)以及1.4倍的JNK激活(P(P)<0.01)总JNK水平无差异。较高的JNK激活与较低的流量介导的舒张相关,与内皮功能障碍一致(r=0.53,P(P)=0.02). 抑制Wnt5a和JNK信号可恢复胰岛素和A23187介导的eNOS激活,并改善糖尿病患者内皮细胞的一氧化氮生成。在非糖尿病对照组的内皮细胞中,rWnt5a治疗抑制eNOS激活,复制糖尿病内皮表型。在HAEC中,Wnt5a诱导的eNOS激活和一氧化氮生成障碍被Wnt5a和JNK抑制所逆转。

结论

我们的研究结果表明,非规范Wnt5a信号和JNK活性有助于血管胰岛素抵抗和内皮功能障碍,并可能为糖尿病患者提供保护血管系统的新治疗机会。

关键词:2型糖尿病、内皮细胞、炎症

介绍

即使实施了当前的风险降低干预措施,2型糖尿病患者的心血管不良事件发生率也很高。糖尿病的一个关键特征是内皮功能障碍的发展,内皮功能障碍参与血管疾病的临床发展1实验研究确定血管胰岛素信号改变是糖尿病模型内皮功能受损的调节剂2我们最近的研究表明,内皮胰岛素抵抗和炎症激活是糖尿病患者内皮功能障碍的驱动因素然而,导致人类糖尿病内皮细胞表型异常的特定调节因子仍不完全明确。

最近的工作支持Wnt5a信号是代谢疾病中一种新的炎症介质的概念。Wnt蛋白包含一个分泌糖蛋白大家族,它们被公认为发育调节因子4新出现的证据表明,非规范Wnt信号,尤其是Wnt5a,与代谢紊乱的疾病过程有关5,6在动物模型中,脂肪组织中Wnt5a信号增强有助于肥胖相关胰岛素抵抗和代谢功能障碍7,8此外,Wnt5a激活会损害视网膜的血管生成9在肥胖相关的外周动脉疾病模型中10作为一种非标准Wnt,Wnt5a通过JNK(c-jun N末端激酶)激活触发信号通路的激活7,11JNK是MAP激酶家族中的一种应激激活激酶,在代谢性疾病中活性增强。活化的JNK通过抑制位点IRS-1的磷酸化促进非血管组织中的胰岛素抵抗12JNK的药物抑制剂作为糖尿病的潜在治疗方法受到了广泛关注。13,14然而,研究非规范Wnt信号和JNK激活对人类内皮功能的功能影响的翻译工作有限。本研究旨在探讨Wnt5a/JNK轴在糖尿病患者血管内皮功能障碍中的作用。

材料和方法

材料和方法可在仅在线数据补充.

结果

研究对象和血管功能

我们招募了42名2型糖尿病患者和43名年龄和性别相似的对照组受试者。血管功能的临床特征和测量如如预期,糖尿病患者的临床参数与代谢功能障碍一致,包括空腹血糖、糖化血红蛋白、甘油三酯和体重指数升高。同样,糖尿病受试者正在服用降低血糖的药物,总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平较低,这可能反映出更多地使用降胆固醇药物。糖尿病患者肱动脉内皮依赖性血流介导的舒张明显较低,这与内皮功能障碍的存在一致。

临床和血管特征

非糖尿病患者(n=43)糖尿病患者(n=42)
临床特征
年龄,y50±954±12
女性,%4260
绝经后女性百分比5072
黑人,%4769*
重量,kg85±18105±24*
高度,cm174±9169±14
体重指数,kg/m228.3±5.136.3±8*
总胆固醇,mg/dL197±40184±44
低密度脂蛋白胆固醇,mg/dL122±64114±38
高密度脂蛋白胆固醇,mg/dL54±1645±10*
甘油三酯,mg/dL105±59121±50*
空腹血糖,mg/dL88±10150±57*
血红蛋白A1c,%5.3±1.47.5±1.9*
收缩压,毫米汞柱122±15132±26*
舒张压,毫米汞柱75±1177±16
踝臂指数1.14±0.11.09±0.1*
抗血小板治疗,%942*
降脂治疗,%1245*
ACE抑制剂或ARB治疗,%50*
二甲双胍,%074*
磺酰脲类,%012*
胰岛素治疗,%048*
外周动脉疾病,%07
冠状动脉疾病,%07
先前中风,%27
血管功能
基线直径,mm4.12±0.774.23±0.67
基线流量,mL/min107±85125±81
充血流量,mL/min953±435762±389
流动介导的扩张,%9.9±4.16.2±3.3*
硝酸甘油介导的扩张15.1±8.59.23±8.3*
基线流速12±614±6
充血流速116±3088±35*

数据表示为平均值±SD。LDL表示低密度脂蛋白;高密度脂蛋白;ACE,血管紧张素转换酶:ARB-血管紧张素受体阻滞剂:PAD,外周动脉疾病:ABI,踝支指数;冠心病;CAD,心血管疾病。

*P(P)<0.05

糖尿病患者内皮细胞活化和功能受损

为了研究内皮功能,我们评估了从糖尿病患者和非糖尿病对照组分离的内皮细胞中eNOS的激活。如所示图SIA与我们之前的报告一致,在新分离的糖尿病患者内皮细胞中,胰岛素对eNOS的激活较低(P(P)<0.001)此外,在糖尿病患者中,钙离子载体A23187对eNOS的激活受损,这与糖尿病中eNOS信号传导的多方面损伤一致(P(P)=0.02) (图SIB). 此外,我们现在发现糖尿病患者内皮细胞中胰岛素和A23186诱导的一氧化氮生成减少,这与内皮功能障碍一致(图1). 在存在或不存在A23187的情况下,使用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME证实了一氧化氮探针的特异性。正如预期的那样,L-NAME治疗显著限制了A23187诱导的对对照患者一氧化氮的刺激(n=8**P(P)=0.003) (图SII).

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糖尿病与一氧化氮生成改变有关

新鲜分离糖尿病和非糖尿病患者的静脉内皮细胞,用一氧化氮特异性探针DAF-2 DA荧光探针负载,用eNOS激动剂处理,并对荧光强度进行量化。A、 显示了使用A23187(1μM,20分钟)治疗的非糖尿病和糖尿病患者的代表性细胞。综合数据表明,A23187增加了非糖尿病对照组内皮细胞中36±6%的NO生成(n=5,**P=0.003),但糖尿病患者内皮细胞中没有增加(n=7)。对照组和糖尿病组对A23187的反应存在显著差异(*P=0.01)B,显示了非糖尿病和糖尿病患者的代表性细胞与0 nmol/L或10 nmol/L-胰岛素孵育30分钟。综合数据表明,胰岛素增加了非糖尿病对照组内皮细胞中的NO生成(n=7,**P=0.0016),但糖尿病患者的内皮细胞中没有NO生成(n=5)。对照组和糖尿病组对胰岛素的反应存在显著差异(*P=0.028)。

糖尿病患者新鲜分离内皮细胞中Wnt5a的表达和JNK的激活

为了研究Wnt5a表达升高在糖尿病相关内皮功能障碍中的潜在作用,我们首先通过定量免疫荧光染色评估内皮细胞中Wnt5a蛋白水平。如所示图2A与非糖尿病对照组相比,糖尿病患者的内皮细胞Wnt5a表达更高(P(P)=0.01). 大量有说服力的证据支持Wnt5a主要参与β-catenin-independent信号转导及其主要下游靶点JNK15,16为了评估JNK在中的活化,我们进行了定量免疫荧光测定活化位点(苏氨酸183/酪氨酸185)的JNK磷酸化。如所示图2B糖尿病患者的JNK活性水平高于对照组(43±4.3 vs.31±1.3**P(P)=0.003). 两组的JNK总表达水平相似(P(P)=0.17) (图SIII)表明糖尿病患者细胞中较高水平的活化JNK并不是由于总蛋白表达的改变。值得注意的是,较高水平的活化JNK与较低的流量介导的扩张有关,这与JNK活化和内皮血管舒张功能受损之间的联系一致(图2C).

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糖尿病与内皮细胞Wnt5a表达增强和JNK磷酸化相关

按照方法所述,从糖尿病和非糖尿病患者中新鲜分离静脉内皮细胞。血管性血友病因子(vWF)染色和细胞核形态鉴定内皮细胞。A、 与来自非糖尿病对照的细胞(左)相比,来自糖尿病患者的代表性细胞(右)显示出更高的Wnt5a表达。综合数据显示,糖尿病患者(n=9)的Wnt5a水平高于非糖尿病对照组(n=12,*P=0.01)。B、 JNK活化被评估为Thr183/Tyr185(红色)处的JNK磷酸化。与非糖尿病对照组(左)相比,糖尿病患者的代表细胞(右)在Thr183/Tyr185显示出更高的基础JNK磷酸化水平。汇总数据显示,与非糖尿病对照组相比,糖尿病患者(n=8)内皮细胞中的JNK激活增强(n=11,**P=0.003)。C、 从患者新鲜分离的静脉内皮细胞中较高的JNK激活与较低的流量介导的扩张有关(r=0.53,*P=0.02)。

Wnt5a激活损害内皮功能

为了评估外源性Wnt5a对内皮功能的影响,我们用重组Wnt5a蛋白培养非糖尿病对照组新鲜分离的内皮细胞,并通过定量免疫荧光测定其对胰岛素刺激eNOS激活的影响。Wnt5a(100 ng/ml,30 min)损伤胰岛素刺激eNOS在丝氨酸1177下的磷酸化(-9±5%,而21±6%,P(P)<0.001,图3A).

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Wnt5a促进内皮细胞的胰岛素抵抗

非糖尿病患者和HAEC的内皮细胞在37°C下用rWnt5a蛋白(100 ng/mL)处理30分钟,然后再进行胰岛素刺激(10 nM,30分钟)。A、 在rWnt5a不存在或存在的情况下,用0或10 nmol/L胰岛素处理非糖尿病患者新鲜分离的内皮细胞30分钟,然后固定。eNOS激活被评估为Ser1177的eNOS磷酸化。图中显示了rWnt5a治疗的非糖尿病患者的代表性细胞(右)。在非糖尿病患者中,胰岛素增加了Ser1177的eNOS磷酸化(左上,红色vs.左下,红色),但rWnt5治疗使胰岛素介导的Ser1177 eNOS磷酸化发生改变(右上,红色对右下,红色,红色)。汇总数据表明,在不含Wnt5a的情况下,胰岛素刺激使eNOS磷酸化较基线水平增加21±6%,而Wnt5a重组蛋白处理的细胞减少了9±5%(n=10,***P<0.001)。B、 通过评估Ser473的Akt磷酸化,用Western blot研究Akt活化。所示的斑点代表了至少三个独立的实验,得出了等效的结果。条形图表示至少三个独立实验的平均值±SEM(n=8,***P<0.001胰岛素vs对照,P=0.06胰岛素rWnt5a vs rWnt5a)。C、 用一氧化氮特异性荧光探针DAF-2 DA(5μM,30 min)负载HAEC,然后在没有或存在rWnt5a的情况下用0 nmol/L或10 nmol/L-胰岛素处理30 min。条形图表示平均值±SEM独立实验(n=8,***P<0.001)。

我们在HAEC中进行了实验,以进一步表征Wnt5a治疗诱导的胰岛素信号损伤。western blot显示,用Wnt5a重组蛋白(100 ng/ml)培养HAEC可增加内皮细胞Wnt5a水平(P(P)<0.001)和定量免疫荧光(P(P)=0.007) (图SIV). 如所示图3BWestern immunoblot评估,Wnt5a治疗消除了胰岛素刺激,激活了Ser473的Akt磷酸化。相应地,Wnt5a也降低胰岛素刺激的一氧化氮合酶活性(图3C图SVA). 在有或无胰岛素的情况下,使用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME测试一氧化氮合酶活性测定的特异性。如所示图SVBL-NAME治疗完全消除了胰岛素诱导的一氧化氮增加(n=8**P(P)=0.004)。以类似的方式,Wnt5a治疗减少了A23187介导的eNOS磷酸化刺激和A23187中介导的一氧化氮释放刺激(图SVI). 总之,在新分离的患者细胞和培养的内皮细胞中的发现表明,Wnt5a的激活模拟了糖尿病患者内皮细胞中观察到的内皮功能障碍。

Wnt5a和JNK抑制恢复内皮一氧化氮合酶激活和内皮功能

为了深入了解Wnt5a信号在糖尿病内皮功能障碍中的潜在作用,我们评估了Wnt5a抑制对糖尿病eNOS激活的影响。我们用Wnt5a竞争性拮抗剂Box5(100μM,1h)处理糖尿病患者新鲜分离的内皮细胞17,18。如所示图4ABox5对Wnt5a的抑制可恢复糖尿病患者内皮细胞中胰岛素对eNOS的激活(n=7,P(P)=0.04). 此外,在rWnt5a存在的情况下,用Box5培养内皮细胞可恢复胰岛素介导的eNOS磷酸化(图SVII,n=4,*P=0.05)。然后,我们分析了关键Wnt5a下游调节剂JNK在内皮功能障碍中的作用,之前曾描述JNK促进非血管细胞类型的胰岛素抵抗12,19,20为了研究JNK对内皮功能障碍和胰岛素抵抗的重要性,我们用JNK的特异性抑制剂SP600125处理糖尿病患者新鲜分离的内皮细胞21用该试剂抑制JNK可恢复糖尿病患者内皮细胞中胰岛素介导的eNOS磷酸化(图4B). 此外,JNK抑制恢复了A23187诱导的这些细胞中一氧化氮的生成(**P(P)=0.002与对照组)(图SVIII). 总的来说,这些发现表明Wnt5和JNK的激活有助于糖尿病患者的内皮功能障碍。

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Wnt5a和JNK JNK抑制剂恢复糖尿病患者内皮细胞中内皮一氧化氮合酶激活和胰岛素信号

如方法所述,分离糖尿病患者新鲜分离的内皮细胞。通过评估每个患者在每种情况下的20个细胞来量化Ser1177的eNOS磷酸化。A、 用0或100μmol/L Box5(Wnt5a竞争性拮抗剂)和0或10 nmol/L胰岛素(30分钟)治疗1小时的糖尿病患者的代表性细胞。与对照组相比,Box5治疗改善了胰岛素介导的Ser1177 eNOS磷酸化的变化(右上,红色对右下,红色)。综合数据表明,Box5治疗恢复了糖尿病患者内皮细胞Ser1177处胰岛素介导的eNOS磷酸化(n=7,*P=0.04)。B、 用0或10μmol/L SP600125(JNK的化学抑制剂)和0或10 nmol/L胰岛素治疗30分钟的糖尿病患者的代表性细胞。与对照组相比,SP600125治疗改善了胰岛素介导的Ser1177 eNOS磷酸化的变化(右上,红色对右下,红色)。综合数据表明,SP600125治疗可恢复糖尿病患者内皮细胞Ser1177处胰岛素介导的eNOS磷酸化(n=7,***P<0.001)。

JNK激活介导Wnt5a诱导的内皮功能障碍

为了确定Wnt5a是否是我们模型中JNK的上游调节剂,我们在健康患者新鲜分离的内皮细胞和HAEC中检测了重组Wnt5a蛋白治疗后JNK激活。如所示图5A,Wnt5a治疗非糖尿病对照组内皮细胞导致Thr183/Tyr185活化位点JNK磷酸化显著增加(*P(P)=0.01). 同样,Wnt5a过表达激活了HAEC中这些磷酸化位点的JNK(*P(P)=0.02 vs对照)(图5B). Box5对Wnt5a的抑制导致糖尿病患者新鲜分离的内皮细胞JNK磷酸化显著降低(图六).

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Wnt5a诱导内皮细胞JNK活化增加

用rWnt5a蛋白(100 ng/mL,1h)处理非糖尿病患者或HAEC的静脉内皮细胞。A、 按照方法和JNK激活所述从非糖尿病患者新鲜分离的静脉内皮细胞被评估为Thr183/Tyr185处的JNK磷酸化。显示了来自非糖尿病患者的代表性细胞。汇总数据显示,rWnt5a治疗后,内皮细胞中的JNK激活增强(n=8,*P=0.01)。B、 通过评估rWnt5a处理后Thr183/Tyr185的JNK磷酸化,通过蛋白质印迹研究JNK活化。所示的斑点代表了至少三个独立的实验,得出了等效的结果。条形图表示至少三个独立实验的平均值±SEM(n=8,*P=0.02 rWnt5a与对照,*P=0.003 rWnt5胰岛素与对照)。

然后,我们评估Wnt5a诱导的内皮功能障碍是否依赖于JNK激活。在培养的细胞中,Wnt5a诱导的JNK激活被JNK抑制剂SP600125预处理完全阻断(图SX). 如所示图6SP600125对JNK的抑制阻止了Wnt5a治疗胰岛素和A23187刺激的eNOS在Ser1177的磷酸化的抑制作用。这些发现并不是eNOS表达差异所致(图SXI). 此外,JNK抑制恢复了Wnt5a预处理的HAEC中胰岛素和A23187刺激的一氧化氮生成(图6C和6E). 综上所述,这些结果表明JNK激活介导Wnt5a诱导的内皮功能障碍。

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JNK激活对Wnt5a诱导的内皮功能障碍至关重要

在没有或存在SP600125(10μmol/L,30分钟)的情况下,用100 nmol/L rWnt5a处理HAEC 30分钟,并评估胰岛素或A23187的反应。A、 实验设计方案。B、 胰岛素介导的eNOS激活被评估为eNOS在Ser1177的磷酸化。汇集的数据表明,胰岛素增加了Ser1177的eNOS磷酸化,但rWnt5治疗使胰岛素介导的Ser1177 eNOS磷酸化发生改变(n=4,**P=0.002)。用JNK化学抑制剂SP600125孵育后,rWnt5a处理的HAEC在Ser1177恢复了胰岛素介导的eNOS磷酸化(n=4,*P=0.04)。C、 在没有或存在SP600125的情况下,用一氧化氮特异性探针(DAF-2 DA,5μM)加载HAEC。然后,用rWnt5a处理细胞,通过荧光显微镜定量胰岛素产生的一氧化氮(n=3,**P=0.001)。D、 A23187介导的eNOS激活被评估为eNOS在Ser1177的磷酸化。汇集的数据表明,A23187增加了Ser1177的eNOS磷酸化,但rWnt5治疗削弱了eNOS激活(n=11,***P<0.001)。与JNK化学抑制剂SP600125孵育可改善rWnt5a处理的HAEC中A23187介导的eNOS激活(n=11,**P=0.01)。E、 在没有或存在SP600125的情况下,用一氧化氮特异性探针(DAF-2 DA,5μM)加载HAEC。然后,用100 nmol/L rWnt5a处理细胞,通过荧光显微镜定量A23187产生的一氧化氮(n=3,*P=0.047)。

氧化应激在Wnt5a诱导的内皮功能障碍中的作用

氧化应激被认为是糖尿病内皮功能障碍的介质2224此外,活性氧(ROS)和氧化应激被描述为与其他细胞类型中的JNK和Wnt5a相关的信号调节器2532为了评估ROS与Wnt5a依赖性内皮功能障碍的相关性,我们研究了Wnt5a对培养内皮细胞中ROS生成的影响。在用rWnt5a处理的HAEC中,通过硝基酪氨酸水平或DHE荧光水平测量的氧化应激没有变化(图SXII). 我们之前已经证明糖尿病患者内皮细胞中硝基酪氨酸水平较高在糖尿病患者的内皮细胞中,用Wnt5a抑制剂Box5治疗对硝基酪氨酸水平没有影响(图SXII). 综上所述,这些发现表明Wnt5a介导的内皮功能障碍并非主要通过ROS的生成而诱导。

讨论

在本研究中,我们证明了一种新的炎症途径与人类糖尿病内皮胰岛素抵抗和功能障碍的功能相关性。利用直接从糖尿病患者分离的内皮细胞,我们为Wnt5a信号和JNK激活介导糖尿病患者内皮功能受损提供了证据。糖尿病患者内皮细胞信号传导和功能受损与Wnt5a表达和JNK磷酸化升高有关。Wnt5a治疗诱导了一种内皮表型,该表型与糖尿病相似,伴有内皮胰岛素抵抗和JNK激活。至关重要的是,Wnt5a和JNK的药理拮抗剂恢复了糖尿病患者的内皮信号传导并增加了一氧化氮的生成。在培养的内皮细胞中,Wnt5a和JNK抑制阻断了Wnt5a对eNOS激活和一氧化氮生成的不利影响,表明JNK激活是Wnt5a-对内皮功能不利影响的下游调节剂。综上所述,我们的研究结果表明Wnt5a-JNK信号通路是内皮功能障碍的一种促发机制,可作为减轻糖尿病血管不良后果的治疗靶点(图7).

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糖尿病患者的内皮细胞显示促炎细胞因子Wnt5a的表达增强,同时JNK的激活增强。Wnt5a/JNK顺序激活导致内皮功能障碍,eNOS激活和一氧化氮生成受损

慢性全身炎症和营养过剩会促进糖尿病患者的胰岛素抵抗。促炎性细胞因子和营养过剩会激活JNK33,34在动物模型中,JNK已被广泛证明在代谢性疾病中被激活11,33,35并被描述为通过丝氨酸307的IRS-1磷酸化导致胰岛素抵抗的关键介质35在临床前模型中,JNK缺失可保护糖尿病患者免受饮食诱导的胰岛素抵抗,并保护高胆固醇喂养小鼠的内皮功能,这表明与血管疾病有潜在联系35,36.人类研究表明肥胖患者脂肪组织中JNK激活增加3739; 然而,其与血管功能障碍的相关性尚不清楚。JNK活性被认为是肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病的潜在治疗靶点13,40一些JNK抑制剂已经作为抗炎药在临床前模型和早期试验中进行了测试4143我们发现糖尿病患者内皮细胞中的JNK被激活,并与内皮功能障碍相关,这支持了糖尿病血管中JNK信号上调的概念。最重要的是,我们观察到JNK抑制有可能恢复内皮细胞中的胰岛素作用并促进一氧化氮的生成,这表明JNK调节可能对糖尿病的血管产生有益的影响。

靶向内皮细胞JNK的特定上游激活物可能具有额外的临床相关性。在这方面,鉴于我们最近的研究表明,Wnt5a与动物模型、肥胖人群和外周动脉疾病中的代谢和血管功能障碍相关,我们将重点放在非规范Wnt5a上。Wnt5a作为与血管系统相关的JNK激活的新型促炎介质发挥作用7,10,4446在动物模型中,Wnt5a消融可改善全身胰岛素抵抗。在脂肪组织中,Wnt5a导致肥胖相关的代谢功能障碍和炎症11在外周动脉疾病的动物模型和人类研究中,Wnt5a激活阻碍血管生成,表明其与血管功能相关。因此,先前的研究表明Wnt5a可能影响糖尿病患者的血管功能。

本研究定义了Wnt5a信号对糖尿病中异常内皮信号的调节作用。糖尿病患者的内皮细胞表现出较高的Wnt5a表达。在非糖尿病受试者分离的内皮细胞中,激活Wnt5a可增加JNK活性,并显著异常内皮细胞对胰岛素的反应。重要的是,Wnt5a抑制降低了糖尿病患者内皮细胞中JNK的激活并恢复了内皮胰岛素反应。Wnt5a介导培养内皮细胞中一氧化氮生成的减少,类似于糖尿病患者内皮细胞中观察到的表型。此外,阻断JNK活性可阻止Wnt5a在内皮细胞中诱导内皮胰岛素抵抗和功能障碍。总之,我们的研究结果支持JNK激活参与糖尿病内皮功能障碍的发展,Wnt5a是JNK活化的调节器。因此,通过药理学方法阻断Wnt5a信号传导可以作为阻断糖尿病血管系统中JNK激活和恢复胰岛素信号传导的策略。

在糖尿病条件下,ROS水平在不同组织中增强,并与糖尿病并发症有关23,47先前的动物模型文献表明,JNK参与氧化应激介导的胰岛素抵抗诱导48在本研究中,我们的研究结果并不表明氧化应激是Wnt5a诱导内皮功能障碍的主要介导因素。

我们的研究应该考虑到一些局限性。内皮表型的表征是在静脉内皮细胞而不是动脉内皮细胞中进行的,这可能与血管舒张功能更相关。然而,静脉和动脉细胞同样暴露于异常代谢条件下,如糖尿病患者的高血糖和胰岛素水平,先前的研究已经证明静脉和动脉内皮细胞表型之间存在着相似的联系49,50流量介导的内皮依赖性血管舒张和内皮功能不仅由一氧化氮介导,还涉及前列环素和内皮衍生超极化因子的产生51,52还需要进一步研究Wnt5a/JNK信号是否改变这些血管扩张剂的可用性。糖尿病伴有多种系统性危险因素,在比较糖尿病患者和非糖尿病患者时,这些因素可能会导致本研究中观察到的异常内皮表型。然而,适度的样本量限制了混杂因素的多变量调整。还需要进一步研究来确定糖尿病中每种代谢紊乱对内皮表型改变的相对贡献。此外,使用JNK抑制剂的研究支持了该途径在代谢性疾病中的相关性。糖尿病患者的JNK激活可能与多种应激激活和炎症途径有关40,53基于先前的研究,将Wnta确定为代谢功能障碍和JNK激活的新介质,我们重点研究了Wnt5a激活的影响。然而,我们并不排除JNK途径中涉及的其他潜在信号级联。需要额外的工作来确定影响糖尿病血管内皮的Wnt5a和JNK的整套调节因子。

结论

我们的研究可能对糖尿病血管疾病具有重要的临床意义。迫切需要新的方法来保护血管系统免受营养过剩、胰岛素抵抗和糖尿病炎症的不利影响。内皮功能障碍与糖尿病患者动脉粥样硬化风险增高的临床相关性已得到证实。然而,糖尿病患者炎症和营养过剩导致血管功能异常的途径尚不完全清楚。Wnt5a-JNK信号的药物抑制剂正在开发中,Wnt5a-JNK对人类糖尿病内皮功能障碍的功能重要性的鉴定表明,这些药物可能作为缓解心血管风险的药物。

重要性

2型糖尿病与内皮功能障碍相关,内皮功能障碍导致心血管疾病的发展。实验研究将Wnt5a作为代谢功能障碍中的促炎症介质,通过JNK激活发挥作用。我们发现糖尿病患者内皮细胞Wnt5a水平升高与JNK激活增加和内皮功能障碍相关。我们证明,Wnt5a和JNK抑制剂治疗可以改善糖尿病患者内皮细胞的胰岛素信号和eNOS激活。这项研究提供了证据,证明Wnt5a/JNK信号通路有助于糖尿病患者的内皮功能障碍,并支持Wnt5a抑制剂治疗可能是糖尿病患者恢复内皮功能的新策略。

补充材料

方法和材料

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补充材料

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致谢

资金来源:该项目由国家心肺血液研究所资助,资助项目有HL081587、HL115391、HL102299。Fetterman博士得到了NIH赞助的波士顿大学医学中心心血管研究多学科培训项目(T32 HL007224)的支持。Gokce博士得到了NIH拨款HL081587和HL115775的支持。Farb博士由美国心脏协会博士后奖学金12POST11780028资助。Inagaki博士得到了NIH赞助的创伤免疫生物学培训拨款T32 GM86308的支持。

缩写

电子NOS内皮一氧化氮
HAEC公司人主动脉内皮细胞
JNK公司c-jun N-末端激酶
Wnt(重量)无翼型家庭成员

脚注

披露:

工具书类

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