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葛根素是从传统中药葛根中提取的一种异黄酮,具有抗炎、抗动脉粥样硬化、抗氧化、降血糖、降血压、降血脂等多种药理活性,广泛用于糖尿病及心血管病的预防和治疗。表观遗传学相关的组蛋白甲基化作为基因表达的调控者,直接参与了糖尿病血管内皮细胞炎性损伤的过程,成为糖尿病血管病发生的一个基本的机制和防治的新途径。 本文采用高糖体外培养人血管内皮细胞模拟糖尿病时血管内皮细胞所处的高血糖环境,加入葛根素进行干预,利用RT-PCR技术检测细胞中与血管功能和血管炎症相关基因的表达,进一步采用染色质免疫沉淀技术检测细胞中内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)和单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)基因启动子区的组蛋白甲基化。 结果表明,高糖导致血管内皮细胞中eNOS和MCP-1基因表达的增加与启动子区域的H3K4me2和H3K4me3甲基化增强以及与H3K9me1甲基化减弱有关。葛根素能够逆转高糖导致的eNOS和MCP-1基因启动子区H3K4me2和H3K4me3甲基化改变但不能逆转H3K9me1甲基化的改变。此外还发现,葛根素对高糖导致的eNOS和MCP-1基因启动子区的H3K4me2和H3K4me3甲基化水平的逆转与组蛋白甲基转移酶SET7/9、MLL和menin以及组蛋白去甲基化酶LSD1有关。 糖尿病常伴有慢性炎症,炎症导致血管内皮损伤也是糖尿病血管并发症发生和发展的一个重要原因。本文采用炎症因子TNFα作用于体外培养的人血管内皮细胞模拟糖尿病血管病发生时血管内皮细胞所处的炎症环境,并加入葛根素进行干预,采用ELISA和RT-PCR方法检测MCP-1蛋白的分泌和基因的表达,采用促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)和核转录因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路抑制剂寻找葛根素可能参与调控的信号通路,利用Western blot方法检测葛根素改善TNFα诱导的血管内皮细胞MCP-1表达的信号调节机制。 结果表明,葛根素抑制了TNFα诱导的血管内皮细胞MCP-1蛋白的分泌和mRNA的表达,进一步研究发现葛根素对MCP-1表达的抑制与其对MAPK和NF-κB信号通路的的抑制有关。 以上研究结果表明:葛根素能够保护血管内皮细胞免受高糖所引起的损伤,其机制与葛根素对基因启动子区组蛋白甲基化的影响有关;葛根素还能保护血管内皮细胞免受TNFα刺激所引起的损伤,其机制与葛根素对MAPK和NF-κB信号通路的调节有关。这些结果为葛根素应用在糖尿病相关血管病的预防和治疗中提供了基础理论依据。