转录因子FOXP1在糖尿病视网膜病变中的作用及机制研究

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糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是成年人视力下降或失明的主要原因之一,其典型病理改变是内皮细胞功能障碍和周细胞缺失。叉头盒蛋白P1(fork head box P1,FOXP1)是参与糖尿病进展的FOX家族成员,且表达于内皮细胞。FOXP1作为转录因子(transcription factors,TFs),能结合到基因序列并调控下游靶标转录水平,通过ChIP-seq数据库分析发现FOXP1存在多个下游靶标,其中哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin protein,mTOR)和整联蛋白/金属蛋白酶 15(a disintegrin and metalloprotease,ADAM15)参与DR的发病过程。目的本研究旨在检测FOXP1在DR患者玻璃体中的表达情况,分析FOXP1在高糖条件下人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)和糖尿病(diabetes mellitus,DM)小鼠中的作用,探讨FOXP1在DR发生发展中的作用及机制。方法1、收集NDR和DR患者玻璃体,通过RT-qPCR和ELISA检测FOXP1的表达情况。2、高糖培养HUVECs,转染siRNA FOXP1后通过RT-qPCR和WB检测FOXP1、VEGF、PEDF和预测靶标的表达,再进行MTT测定、EdU实验、流式细胞术、Transwell检测和内皮成管实验评估细胞状态。3、腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)构建DM小鼠并监测体重和血糖变化,玻璃体腔注射敲低FOXP1的慢病毒,HE染色和视网膜铺片评估血管状态,免疫荧光检测FOXP1、磷酸S6核糖体蛋白(phospho-S6 ribosomal protein,p-S6,p-S6为mTOR激活的标志)和ADAM15的表达水平。结果1、DR患者玻璃体FOXP1的mRNA表达水平是NDR患者的三倍(P<0.0001),DR患者玻璃体FOXP1的蛋白表达量为0.374ng/ml,高于NDR患者的 0.197ng/ml(P<0.05)。2、HG组HUVECs细胞中FOXP1的表达高于NC组(P<0.01)。转染siRNA后减少高糖条件下FOXP1的表达(P<0.05),FOXP1 siRNA组中VEGF的表达较HG组减少(P<0.0001),PEDF的表达较HG组升高(P<0.05)。FOXP1 siRNA组细胞活力较HG组降低(P<0.0001),增殖能力较HG组降低(P<0.0001),凋亡细胞比例较HG组升高(P<0.05),细胞迁移能力较HG组降低(P<0.0001),内皮成管数量较HG组减少(P<0.0001)。3、通过ChIP-seq数据库,预测ADAM15和mTOR等作为FOXP1转录调控靶标,FOXP1 siRNA组中ADAM15和mTOR的表达较HG组减少(P<0.05)。4、DM+NC 组和 DM+si-FOXP1 组小鼠体重小于 NDM+NC 组(P<0.0001),DM+NC组和DM+si-FOXP1组血糖升高(P<0.0001)。DM+NC组视网膜层次排列紊乱,内皮细胞/周细胞升高(P<0.01),且见较多异常血管。DM+NC组视网膜中FOXP1、p-S6和ADAM15表达均升高,玻璃体注射si-FOXP1慢病毒敲低FOXP1后,p-S6和ADAM15表达降低。结论FOXP1在DR患者玻璃体中表达升高,其减少可以降低STZ小鼠视网膜中mTOR和ADAM15的表达,同时阻止了高糖刺激下内皮细胞的VEGF/PEDF信号通路,减弱内皮细胞增殖、迁移和成管能力,从而改善DR引起的血管内皮功能障碍,FOXP1可能是DR内皮细胞功能障碍的治疗靶点。
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