
該研究發(fā)現,高糖高脂通過(guò)刺激血管平滑肌細胞(VSMC)的活性氧(ROS)水平增加,誘導SIRT6由細胞核異常轉位至胞質(zhì);胞質(zhì)定位的SIRT6與糖酵解關(guān)鍵酶ENO3發(fā)生相互作用并催化其去乙?;?,該翻譯后修飾增加ENO3的酶活性,從而觸發(fā)糖酵解重編程。此外,外源性硫化氫(H?S)可抑制氧化應激,并誘導SIRT6第141位半胱氨酸殘基發(fā)生S-硫巰基化修飾,阻斷SIRT6–ENO3相互作用,進(jìn)而改善糖尿病血管病變中的糖酵解重編程及VSMC功能障礙。百邁客生物為該研究提供了轉錄組及單細胞核轉錄組測序服務(wù)!
糖尿病性血管病變是2型糖尿?。═2DM)的一種主要并發(fā)癥,其發(fā)病機制與血管功能障礙、代謝重編程以及氧化應激有關(guān)。位于細胞核內的NAD?依賴(lài)性去乙?;窼IRT6,因其通過(guò)組蛋白去乙?;饔脕?lái)調節心血管和代謝穩態(tài)而受到關(guān)注。然而,T2DM中細胞質(zhì)SIRT6的積累及其功能和機制仍需進(jìn)一步闡明。
單細胞轉錄組分析結果表明:Ⅱ型糖尿病主動(dòng)脈經(jīng)歷了顯著(zhù)的病理重塑,其特征是VSMС過(guò)度增殖、從收縮狀態(tài)向合成狀態(tài)的表型轉換以及遷移能力增強。
通過(guò)轉錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析,研究確定蛋白去乙?;^(guò)程是導致糖尿病血管病變的重要誘因。進(jìn)一步研究發(fā)現,使用高糖高棕櫚酸處理血管平滑肌細胞后,SIRT6以Importin13(IPO13)的依賴(lài)方式從細胞核向細胞質(zhì)轉位。糖酵解異常是糖尿病性血管病變的關(guān)鍵誘因。
該研究旨在探究細胞質(zhì)中的SIRT6是否對糖尿病性血管病變中的糖酵解過(guò)程起到調節作用。結果顯示,SIRT6通過(guò)與ENO3(一種催化2-PGA轉化為PEP的關(guān)鍵糖酵解酶)相互作用,從而去乙?;疭IRT6,從而降低了其活性,進(jìn)而加劇了在高血糖和高血脂條件下發(fā)生的糖酵解重編程過(guò)程。
H?S是一種氣體信號分子,主要通過(guò)半胱氨酸殘基的巰基硫化修飾作用來(lái)調節底物蛋白的功能。研究發(fā)現H?S通過(guò)靶向SIRT6起到了改善糖酵解重編程的作用。在穩態(tài)狀態(tài)下,H?S對維持各種器官的生理功能至關(guān)重要,并且內源性H?S水平與許多生物活動(dòng)相關(guān),例如糖尿病和代謝失調。
在該研究中,H?S減緩了血管平滑肌細胞的增殖以及收縮合成表型的轉變。我們認為其潛在機制可能涉及多種途徑。一方面,H?S減少了活性氧的生成;另一方面,它增強了SIRT6在C141位點(diǎn)的硫巰基化修飾。作者證實(shí)SIRT6保守活性中心的C141位點(diǎn)是H2S調節SIRT6功能的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

綜上所述,胞質(zhì)SIRT6通過(guò)促進(jìn)病理性糖酵解參與糖尿病血管重塑。其中SIRT6在Importin 13(IPO13)介導下由核轉位至胞質(zhì)。進(jìn)一步研究發(fā)現,胞質(zhì)內積聚的SIRT6與糖酵解關(guān)鍵酶烯醇化酶3(ENO3)發(fā)生直接相互作用,促進(jìn)ENO3去乙?;?,增強下游磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成,從而誘導糖酵解重編程,最終導致糖尿病血管病變的病理性改變。此外,外源性硫化氫(H?S)通過(guò)誘導SIRT6第141位半胱氨酸發(fā)生S-巰基化修飾,阻斷SIRT6-ENO3相互作用,抑制病理性糖酵解并減輕VSMC過(guò)度增殖。該研究提出的SIRT6-ENO3信號軸通過(guò)調控血管糖酵解重編程參與糖尿病血管病變的發(fā)生發(fā)展,為靶向胞漿SIRT6作為糖尿病血管并發(fā)癥的潛在治療策略提供了新的理論依據。
總體而言,該研究通過(guò)整合多組學(xué)分析、動(dòng)物模型驗證和細胞功能實(shí)驗,全面揭示了細胞質(zhì)SIRT6-ENO3軸調節糖酵解重編程和VSMC增殖相關(guān)血管重塑的新機制。研究發(fā)現高血糖和高血脂通過(guò)氧化應激和IPO13依賴(lài)的核輸出過(guò)程促進(jìn)SIRT6細胞質(zhì)易位,易位的SIRT6通過(guò)去乙?;疎NO3增強其酶活性,驅動(dòng)糖酵解重編程和血管平滑肌細胞異常增殖。更重要的是,外源性硫化氫通過(guò)恢復SIRT6第141位半胱氨酸的S-硫氫化修飾,抑制其細胞質(zhì)易位并減弱ENO3活性,從而改善糖尿病血管病變。
這項研究首次闡明了細胞質(zhì)SIRT6在糖尿病血管病變中的病理作用,為理解糖酵解重編程與血管重塑的分子聯(lián)系提供了重要理論依據。該發(fā)現不僅豐富了對SIRT6功能多樣性的認識,更為開(kāi)發(fā)針對糖尿病血管并發(fā)癥的新型治療策略開(kāi)辟了重要途徑。特別是硫化氫作為內源性保護因子的作用機制解析,為臨床轉化應用提供了有力支撐,有望為改善糖尿病患者血管功能和預后帶來(lái)新希望。
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