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目的：本课题拟探讨高糖诱导内皮细胞功能紊乱的机制，在进行高糖培养前用胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）及其受体激动剂Exendin-4预处理，观察其对高糖培养的原代人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）内皮功能紊乱的影响，并进一步探讨其与氧化应激、磷脂酰肌醇3-激酶/Akt（phosphatidyl inositol-3-kinase/Akt，PI3K/Akt）信号通路、乙二醛酶-1（glyoxalase–1，GLO-1）及糖基化终末产物（advanced glycation end-products，AGES）等的关系。方法：（1）从健康孕妇剖宫产新生儿脐静脉中分离原代HUVECs，培养于含内皮细胞生长添加剂（endothelial cell growth supplement，ECGS）的M199培养基中，取生长状态良好的第3-5代细胞用于后续实验。实验分组：正常对照组（C组），不做任何处理；高糖处理组（HG组），30mM D-葡萄糖培养；GLP-1干预组（G+HG组），按HG组条件处理前按需加入GLP-1100nM预处理1h；Exendin-4干预组（El+HG组及E2+HG组），按HG组条件处理前分别按需加入Exendin-4100nM或200nM干预1h。（2）检测细胞上清中漏出的乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）酶活性，进行细胞毒性作用定量分析。（3）一氧化氮（nitric oxide，NO）荧光探针检测细胞内NO产量，Real Time PCR检测一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）mRNA表达水平，WesternBlot检测eNOS蛋白表达水平，体现内皮细胞功能状态。（4）检测细胞内活性氧族（reactive oxygen species，ROS）水平、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力反映细胞内氧化应激状态，化学发光法检测细胞内ROS，黄嘌呤氧化酶法检测SOD活力。（5）利用细胞凋亡检测技术DAPI染核、FITC-PI双染流式细胞术、Western Blot检测Cleaved Caspase-3蛋白表达观察细胞凋亡情况。（6）Real Time PCR检测GLO-1mRNA表达水平，Western Blot检测GLO-1蛋白表达水平，酶联免疫吸附试验ELISA法检测细胞上清及细胞内GLO-1、AGES、糖基化终末产物受体（advanced glycation end-products receptor，RAGE）的含量。（7）探讨GLP-1及Exendin-4对高糖下HUVECs功能的保护作用可能机制，WesternBlot检测p-Akt/Akt蛋白表达率的变化，反映细胞内PI3K/Akt信号通路的激活情况。结果：实验结果显示，30mM高糖可诱导HUVECs细胞凋亡加速、NO生物利用下降，共同促成内皮细胞功能紊乱；高糖培养还可导致细胞内氧化应激状态、刺激AGES生成、下调GLO-1，进一步介导内皮损伤。GLP-1及Exendin-4对高糖环境下的HUVECs功能具有保护作用，具体表现如下：（1）GLP-1及Exendin-4改善高糖环境对细胞的毒性作用，LDH法测得单独高糖处理组（HG组）LDH漏出量为对照组的181.07%3.35%，G+HG组、E1+HG组及E2+HG组的LDH漏出量分别为对照组的134.94%1.78%、136.56%2.18%、134.74%1.56%，P均小于0.01。（2）GLP-1及Exendin-4促进高糖环境下细胞内NO生成。HG组细胞内NO荧光强度、细胞内eNOS mRNA及蛋白表达均降低；G+HG、E1+HG、E2+HG等组细胞内NO荧光强度较HG组升高约1倍（39.33±2.49、40.31±2.22、39.90±2.22vs19.21±1.10，P＜0.01），细胞内eNOS mRNA（104.01%±4.72%、101.95%±5.35%、105.16%±5.95%vs48.16%±2.54%，P＜0.01）、蛋白表达（0.71±0.01、0.72±0.01、0.72±0.02vs0.56±0.01，P＜0.01）均上调。（3）GLP-1及Exendin-4可改善高糖环境下细胞内氧化应激状态。30mM D-葡萄糖处理7天HUVECs细胞内ROS荧光强度增强一倍以上（300.004.73vs137.587.37，P＜0.01）；G+HG、E1+HG和E2+HG等组细胞内ROS荧光强度分别为156.689.40、158.1411.05、156.529.73，各组ROS产生可抑制至对照组水平（P＜0.01）；SOD活力分别为39.202.21U/mgprotein、38.171.59U/mgprotein、39.442.65U/mgprotein，SOD活力较HG组提高了65%（P＜0.01）。（5）30mM D-葡萄糖处理引起内皮细胞凋亡加速，GLP-1及Exendin-4干预使细胞凋亡形态明显改善，DAPI染核计数凋亡细胞数减少，流式细胞术测得细胞凋亡率降低（28.28±2.06%、28.64±1.83%、28.60±1.86%vs39.13±1.53%，P＜0.01），同时CleavedCaspase-3蛋白表达下调（0.33±0.02、0.32±0.02、0.32±0.02vs0.3842±0.01155，P＜0.01）。（6）GLP-1及Exendin-4可能具有调节与糖基化作用相关的GLO-1和AGES的作用。HG组细胞内GLO-1蛋白表达下调，细胞膜RAGE受体表达上调，细胞上清中AGES释放增加；G+HG、E1+HG、E2+HG等组细胞内GLO-1表达较HG组上调（ELISA法：2.34±0.17ng/mgprotein、2.35±0.17ng/mgprotein、2.31±0.16ng/mgprotein vs1.51±0.11ng/mgproteinein，P＜0.01），GLO-1mRNA表达也增加，而细胞上清中AGES产生减少（1472±142.2ng/ml、1515±103.6ng/ml、1426±124.4ng/ml vs2042±121.9ng/mlP＜0.01）。（6）GLP-1及Exendin-4对高糖环境下HUVECs功能的保护可能与激活了PI3K-AKT信号通路有关，P-Akt磷酸化表达增加。结论：高糖培养HUVECs可诱导内皮细胞功能障碍，而Exendin-4及GLP-1能够改善内皮细胞功能紊乱，其机制可能涉及改善HUVECs细胞内氧化应激，PI3K-AKT信号通路的激活，调节GLO-1代谢AGES过程等有关。