高血糖通过糖基化己糖激酶降低红细胞变形能力的机制研究
批准号:
81860029
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
苏燕
依托单位:
学科分类:
H0802.红细胞与相关疾病
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
闫朝丽、李晓晶、魏春华、李嘉欣、杨丽丽、孙明玥、李旭妍
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中文摘要
红细胞变形能力(red blood cell deformability,RCD)降低是糖尿病微血管病变的重要发病基础。以往研究主要集中于血红蛋白、膜蛋白及膜骨架非酶糖基化导致的细胞内液粘度增高及膜流动性和变形能力下降。然而,RCD与细胞内ATP水平密切相关,前期预实验发现高糖降低储存期RBC内ATP水平,且糖尿病微血管病变患者RBC内己糖激酶(hexokinase,HK)活性下降。由于糖尿病患者体内蛋白糖基化修饰非常普遍,因此推测高糖可能通过糖基化修饰HK影响RBC能量代谢进而降低RCD。本研究首先通过血流变、代谢组、细胞能量代谢分析及糖基化检测等明确高糖对体外培养RBC变形能力、糖酵解通量和中间产物以及HK活性和糖基化的影响,然后进一步分析微血管病变患者RBC内HK糖基化修饰与RCD的相关性,阐明微血管病变RCD下降的分子机制,为微血管病变的诊断、治疗和预防提供新的思路。
英文摘要
The decreased red blood cell deformability (RCD) is an important pathogenetic basis of diabetic microangiopathy. Previous studies mainly focused on the increase in intracellular fluid viscosity and the decrease in membrane fluidity and deformability, which were caused by non-enzymatic glycosylation of hemoglobin, membrane proteins, and membrane skeleton. However, RCD is also closely related to intracellular ATP levels. Pilot experimental results showed that high glucose can reduce the ATP levels in RBCs during storage, and the activity of hexokinase (HK), the first key enzyme of glycolysis, decreases in diabetic microangiopathy patients’ RBCs. Since protein glycosylation modification is very common in diabetic patients, we hypothesize that high glucose might reduce RCD though glycosylation of HK, which could further inhibit the RBC energy metabolism. This study aims to determine the deformability, glycolytic flux,intermediate metabolic products, as well as HK activity and glycosylation modification on high-glucose cultured RBCs firstly by hemorheological, metabolomic, Seahorse XF extracellular flux and glycosylation analyses. Then, the correlation between HK glycosylation and RCD in diabetic microangiopathy patients will be analyzed to further elucidate the molecular mechanisms of decreased RCD in diabetic microangiopathy patients, which will provide new ideas for the diagnosis, treatment and prevention of diabetic microangioathy patients.
糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是以慢性高血糖为特征的终身代谢性疾病,发病率逐年增高,成为严重威胁人类健康的全球性疾病。本项目利用多功能酶标仪、血球检测仪、流式细胞仪、Seahorse能量代谢仪、代谢组和糖基化蛋白质组学等检测手段,通过临床病例对照和体外高糖孵育实验研究糖尿病患者红细胞葡萄糖摄取率、糖酵解能力、ATP含量、糖酵解中间代谢产物以及己糖激酶(Hexokinase,HK)、丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)和磷酸果糖激酶(Phosphofructokinase,PFK)等糖酵解关键酶活性的改变及其与红细胞变形能力(red cell deformability,RCD)的相关性。结果显示,与正常对照组相比,糖尿病微血管病变患者红细胞的红细胞刚性指数(rigidity index, IR)、红细胞分布宽度(red blood cell distribution width, RDW)、平均红细胞体积(mean corpuscular volume, MCV)、网织红细胞计数(reticulocyte count, RET)、葡萄糖摄取率、基础糖酵解、糖酵解能力均增高,但葡萄糖反应性、衰亡率及变形指数(deformation index, TK)下降;同时红细胞内ATP含量、PFK和PK活性、糖酵解中间产物增高,HK活性降低。与无微血管合并症患者相比,糖尿病微血管病变患者红细胞内ATP含量降低,差异具有显著性;糖尿病微血管病变患者TK与HbA1c和TC浓度呈正相关,与ATP含量和HK活性呈负相关;IR与HbA1c、Non-LDL-C及TC呈正相关,与HK、PK值呈负相关。综上,红细胞在血糖调节过程中也发挥重要作用,可通过加强对血液中葡萄糖的摄取、提高葡萄糖反应性和糖酵解关键酶活性来增强糖酵解能力,加强对血液中葡萄糖的摄取和清除,防止和减少糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)对其它重要组织细胞的损伤;然而糖尿病患者长期高血糖也将损伤红细胞引起红细胞衰亡增多、变形能力下降、刚性增强。当红细胞损伤严重超过骨髓造血能力时,糖酵解关键酶HK活性下降,以限制红细胞对葡萄糖的摄取。因此HK活性可能作为糖尿病及糖尿病微血管病变的早期监测指标,辅助糖尿病患者进行病情监控,预防微血管并发症。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2021
期刊:基础医学与临床
影响因子:--
作者:孙明玥;李旭妍;萨如拉;李晶晶;梁浩;闫朝丽;苏燕
通讯作者:苏燕
Effects of d-ribose on human erythrocytes: Non-enzymatic glycation of hemoglobin, eryptosis, oxidative stress and energy metabolism
D-核糖对人红细胞的影响:血红蛋白非酶糖化、红细胞凋亡、氧化应激和能量代谢
DOI:10.1016/j.bcmd.2023.102725
发表时间:2023
期刊:Blood Cells, Molecules, and Diseases
影响因子:--
作者:Zehong Zhang;Yu Tai;Zhi Liu;Yunxia Pu;Liang An;Xiaojing Li;Lili Li;Yaqi Wang;Zhongbin Yang;Chao Duan;Kun Hou;Qing Zhang;Fuyu Ren;Qiang Ma;Yan Su
通讯作者:Yan Su
DOI:--
发表时间:2022
期刊:中国卫生检验杂志
影响因子:--
作者:张泽虹;侯坤;张卿;邰玉;蒲云霞;苏燕
通讯作者:苏燕
DOI:--
发表时间:2021
期刊:生命的化学
影响因子:--
作者:杨培源;王亚奇;苏燕
通讯作者:苏燕
DOI:10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1344
发表时间:2020
期刊:中国生物化学与分子生物学报
影响因子:--
作者:王亚奇;闫朝丽;苏燕
通讯作者:苏燕
高血糖通过激活核糖激酶促进血红蛋白核糖基化加速糖尿病微血管病变的机制研究
- 批准号:82360165
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:32万元
- 批准年份:2023
- 负责人:苏燕
- 依托单位:
人红细胞内以血红蛋白为核心的抗氧化蛋白复合体组成及作用机制的研究
- 批准号:81160214
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:53.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:苏燕
- 依托单位:
国内基金
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