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背景和目的动脉粥样硬化导致的心血管疾病是糖尿病人致残和致死的主要原因。巨噬细胞源性泡沫细胞的形成是动脉粥样硬化的标志。研究表明,糖尿病相关的代谢因素如糖脂代谢紊乱,氧化应激等均干扰泡沫细胞胆固醇稳态,增加胞内脂质积累,加重局部炎症反应,促进动脉粥样硬化发展。然而针对糖尿病传统心血管危险因素的治疗结果并不乐观,临床研究证实强化降糖治疗并不改善糖尿病患者大血管并发症事件终点,针对糖尿病患者降低的HDL水平,升高HDL的药物治疗实验也发现对糖尿病人的心血管事件无显著获益,因此探索糖尿病加重动脉粥样硬化的特异性作用机制成为治疗糖尿病心血管并发症的研究热点。研究发现,糖尿病下调胆固醇外流受体ABCA-1和ABCG-1表达,削弱向HDL的胆固醇逆向运输,增加巨噬细胞脂质积累,促进泡沫细胞形成。而上调胆固醇转运受体表达已被证实可增加胆固醇外流,抑制泡沫细胞形成,具有抗动脉粥样硬化作用,作为防治糖尿病相关心血管并发症的治疗手段具有潜在可能性。二甲双胍作为2型糖尿病一线治疗用药,不仅可促进糖脂代谢,改善胰岛素抵抗,还可起到延缓衰老,治疗肿瘤的作用,其作用机制部分依赖AMPK激活。临床研究和meta分析均指出,相比于胰岛素治疗和其他降糖药物,二甲双胍显著减少糖尿病人心血管事件风险,且不良反应较少。已有研究发现,二甲双胍通过改善血管内皮细胞功能,抑制血管平滑肌细胞炎症,延缓动脉粥样硬化,但对泡沫细胞的调控尤其是胆固醇转运过程的研究还未见报道。本研究通过观察二甲双胍对高糖环境下氧化的低密度脂蛋白(Oxidized-lipoproteins)诱导的泡沫细胞胆固醇转运过程,炎症状态和能量代谢方式的影响,探讨二甲双胍抑制泡沫细胞形成,改善泡沫细胞代谢,下调炎症反应的作用机制,为揭示二甲双胍在防治糖尿病心血管并发症中的作用提供新的线索。方法和结果1.采用50μg/ml Ox-LDL孵育raw264.7细胞48h,建立泡沫细胞模型,用二甲双胍实施干预,分别用油红O染色和BIODIPY493/503荧光染色方法检测细胞内脂滴形成情况,胆固醇试剂盒检测细胞总胆固醇和游离胆固醇含量,采用荧光标记的NBD-cholesterol流式细胞仪检测胆固醇摄取,荧光酶标仪检测细胞向ApoA-I和HDL的胆固醇外流情况,Western Blot和qPCR方法检测胆固醇转运相关蛋白的翻译和转录水平。结果发现,二甲双胍减少Ox-LDL诱导的细胞内脂滴形成,下调总胆固醇尤其是胆固醇酯的含量,不利于泡沫细胞形成。二甲双胍干预不影响胆固醇摄入及相关蛋白的表达,而是上调胆固醇外流相关蛋白ABCG-1的表达和转录,增加向HDL的胆固醇外流。2.在上述泡沫细胞模型及二甲双胍干预条件下,采用ELISA试剂盒检测培养基中炎症相关因子的水平,qPCR方法检测炎症相关基因的转录水平。结果发现,Ox-LDL诱导巨噬细胞向促炎型极化,二甲双胍显著上调Ox-LDL抑制的抗炎因子IL-10的分泌和转录,缓解泡沫细胞的炎症状态。3.在相同条件下采用葡萄糖检测试剂盒检测细胞的糖消耗情况,乳酸测定试剂盒检测培养基中的乳酸水平,ATP检测试剂盒量化细胞的ATP生成情况,采用DCFH-DA和JC-1荧光探针用流式细胞仪分别检测细胞的氧化应激水平和线粒体膜电位变化,Western blot法分别检测参与脂质合成氧化代谢和线粒体融合/裂变相关蛋白的变化。结果发现,二甲双胍增加泡沫细胞的葡萄糖消耗,减少乳酸生成,促进ATP合成,上调ACC的磷酸化水平,抑制脂质合成代谢,改善细胞氧化代谢;二甲双胍干预减少泡沫细胞的氧化应激,恢复Ox-LDL造成的线粒体膜电位受损,下调线粒体融合蛋白Mfn2的表达,增加线粒体的裂变倾向。结论1.二甲双胍通过上调胆固醇转运蛋白ABCG-1的表达增加向HDL的胆固醇外流,减少细胞内胆固醇酯含量,抑制泡沫细胞形成;2.Ox-LDL诱导巨噬细胞向促炎性极化,二甲双胍增加泡沫细胞IL-10的转录和分泌,改善其炎症表型;3.二甲双胍减少泡沫细胞的氧化应激,恢复受损的线粒体膜电位,增加线粒体裂变倾向,改善泡沫细胞的氧化代谢。