An Essential Role for miR-29b in the Protective Effect of Apelin in Diabetic Vascular Stiffness

项目摘要 血管僵硬度是糖尿病患者心血管死亡率的独立预测因子， 研究不足，但潜在的可改变的风险因素，死亡的大量和不断增长的人口，美国 糖尿病人然而，糖尿病血管僵硬的分子机制只是最近才出现 而治疗目标仍然难以捉摸。 爱帕琳-APJ信号轴是一种潜在的靶向分子途径， 糖尿病，其激活与人和小鼠中血管硬度的降低有关。 重要的是，apelin基因敲除小鼠的初步数据表明，这种刚度降低可能部分发生在 减少血管中膜纤维化MicroRNA-miR-129 b（MiR-miR-129 b）通过以下途径防止中膜纤维化： 胶原蛋白和弹性蛋白转录本的翻译抑制，其表达受典型第二蛋白的调节。 爱帕琳蛋白的信使--APP-APJ结合。因此，我们假设糖尿病降低apelin/APJ 信号，导致miR-129 b依赖的胶原蛋白和弹性蛋白表达的改变， 血管介质引起血管僵硬度增加。 在特定目标1中，我将使用暴露于apelin和高血糖的培养血管平滑肌细胞 以及经典APJ信号传导的特异性抑制剂，以阐明特定的分子机制， 其中爱帕琳增加血管介质中的miR-miR-129 b表达。 在具体目标2中，我将使用糖尿病小鼠模型，瘦素敲除（db/db）小鼠以及 apelin敲除小鼠以评估体内调节miR-miR-129 b表达和apelin对糖尿病性胰腺炎的影响。 通过离体压力肌描记术测量的血管硬度。具体地说，我希望证明miR-14 a 给予爱帕琳基因敲除小鼠29 b可挽救其血管硬度的增加，而在db/db小鼠中， 给药以miR-129 b-129依赖性方式挽救血管僵硬。 在具体目标3中，我将研究这些分子因子在人类糖尿病中的调节， 测量糖尿病患者主动脉apelin、APJ、miR-129 b和血管中膜纤维化标志物的表达， 接受冠状动脉旁路移植术的非糖尿病患者。这将证实爱帕琳蛋白酶 APJ-miR-29 b通路在人类糖尿病中下调，使其成为减少糖尿病的可行治疗靶点。 糖尿病血管僵硬 拟议的实验将确定多个假定的治疗靶点，并提供一个支架， 研究血管僵硬的多个分子途径。因为这是为数不多的 有针对性的疾病实体，其中干预可以预防死亡和改善症状，该项目 对我们治疗糖尿病心血管疾病有很大的潜力。

PROJECT SUMMARY  Vascular stiffness is an independent predictor of cardiovascular mortality in diabetes and represents an  understudied, but potentially modifiable risk factor for death in the large and growing population of American  diabetics. However, the molecular mechanisms underlying diabetic vascular stiffness are only recently coming  to light, and therapeutic targets remain elusive.    The apelin-­APJ signaling axis is a potentially targetable molecular pathway that is dysregulated in  diabetes and activation of which is associated with decreased vascular stiffness in humans and mice.  Importantly, preliminary data in apelin knockout mice suggests that this decreased stiffness may occur in part  through decreased vascular medial fibrosis. MicroRNA-­29b (MiR-­29b) protects against medial fibrosis by  translational repression of collagen and elastin transcripts, and its expression is regulated by canonical second  messengers of apelin-­APJ binding. Therefore, we hypothesize that diabetes decreases apelin/APJ  signaling, leading to a miR-­29b –dependent alteration in collagen and elastin expression in the  vascular media to cause increased vascular stiffness.    In Specific Aim1, I will use cultured vascular smooth muscle cells exposed to apelin and hyperglycemia  as well as specific inhibitors of canonical APJ signaling to elucidate the specific molecular mechanisms by  which apelin increases miR-­29b expression in the vascular media.  In Specific Aim 2, I will use a mouse model of diabetes, the leptin knockout (db/db) mouse as well as  apelin knockout mice to assess the effect of in vivo modulation of miR-­29b expression and apelin on diabetic  vascular stiffness as measured by ex vivo pressure myography. Specifically, I expect to demonstrate that miR-­ 29b administration to apelin KO mice rescues their increase in vascular stiffness, and that in db/db mice, apelin  administration rescues vascular stiffness in a miR-­29b-­dependent manner.     In Specific Aim 3, I will examine the regulation of these molecular actors in human diabetes by  measuring aortic expression of apelin, APJ, miR-­29b and markers of vascular medial fibrosis in diabetic vs  non-­diabetic patients who have undergone coronary artery bypass grafting. This will confirm that the apelin-­ APJ-­miR-­29b pathway is downregulated in human diabetes, making it a viable therapeutic target to reduce  diabetic vascular stiffness.  The proposed experiments will identify multiple putative therapeutic targets and provide a scaffold on  which to study multiple molecular pathways converging on vascular stiffness. As this represents one of the few  targetable disease entities in which intervention can prevent mortality and improve symptoms, this project has  the potential to contribute greatly to our treatment of diabetic cardiovascular disease.