CD36通过促进内质网应激(ER stress)和内皮细胞胰岛素信号传导功能障碍,加剧了与肥胖相关的血管损伤

时间:2026年6月4日
来源:Cellular Signalling

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钱旭|顾玉凡|卓坤平|孙亚倩|马月|张玉亮|甄艳茹|李蓉|张璐|姚阳|贾慧|刘月阳|周明生中国辽宁省沈阳市沈阳医学院生命科学研究所摘要肥胖导致的血浆游离脂肪酸(FFAs)水平升高会促进血管损伤和胰岛素抵抗,但CD36的作用尚未完全明了。本研究探讨了CD36在调节高脂饮食(HFD)

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钱旭|顾玉凡|卓坤平|孙亚倩|马月|张玉亮|甄艳茹|李蓉|张璐|姚阳|贾慧|刘月阳|周明生
中国辽宁省沈阳市沈阳医学院生命科学研究所

摘要

肥胖导致的血浆游离脂肪酸(FFAs)水平升高会促进血管损伤和胰岛素抵抗,但CD36的作用尚未完全明了。本研究探讨了CD36在调节高脂饮食(HFD)引起的代谢紊乱和血管功能障碍及其下游信号传导中的作用。在喂食HFD的小鼠中,敲低CD36基因可降低体重、腹部脂肪积累和血清脂质谱,而不影响血糖。此外,CD36基因敲低还能逆转HFD引起的主动脉活性氧(ROS)生成增加和内质网(ER)应激。它还减轻了主动脉壁增厚、纤维化以及胰岛素诱导的内皮依赖性血管舒张功能障碍。在经棕榈酸(PA)处理的人类脐静脉内皮细胞中,沉默CD36同样可以减轻PA引起的ROS生成、ER应激和促炎蛋白表达增加,同时恢复受损的胰岛素刺激的AKT/eNOS磷酸化。从机制上看,靶向线粒体的抗氧化剂MitoTEMPO能够减轻PA引起的ROS生成和ER应激,并恢复胰岛素信号传导,表明线粒体ROS是这一过程的上游介质。相反,CD36过表达会加剧PA引起的ROS生成、ER应激和胰岛素信号传导障碍,这些效应均可通过抗氧化剂NAC或ER应激抑制剂TUDCA得到逆转。这些功能获得和丧失实验表明,CD36是连接PA刺激与线粒体ROS及随后ER应激的关键上游调节因子。值得注意的是,由于体内使用了全身性CD36敲低,不能排除血管平滑肌中CD36的潜在作用。总之,CD36通过促进ROS依赖的ER应激来加重肥胖相关的血管损伤,从而导致内皮胰岛素信号传导受损。针对CD36或其下游的氧化/ER应激途径可能成为治疗肥胖相关血管并发症的有希望的策略。

引言

肥胖及其相关的代谢紊乱已成为全球心血管疾病(CVD)的主要风险因素[1] [2]。这些代谢状况的血管并发症的核心是胰岛素抵抗的发展,即组织对胰岛素的反应性降低[3]。在血管系统中,胰岛素信号传导在维持稳态中起着关键作用[4]。胰岛素刺激内皮细胞中的磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/内皮一氧化氮合酶(eNOS)通路,促进一氧化氮(NO)的产生、血管舒张和血流增加[5] [6]。这种胰岛素介导的血管舒张对于将胰岛素和葡萄糖输送到骨骼肌尤为重要,从而促进葡萄糖代谢[7]。相反,血管胰岛素抵抗表现为PI3K/Akt/eNOS通路的选择性损伤,破坏了这些保护功能[8] [9]。因此,血管胰岛素抵抗越来越被认为是连接代谢疾病和心血管并发症的关键环节,尽管其在肥胖中的潜在机制尚未完全明了。
越来越多的证据表明,氧化应激和内质网(ER)应激参与了血管胰岛素抵抗的发病机制[10] [11]。肥胖患者中常见的饱和FFAs(如棕榈酸(PA)水平升高可导致内皮细胞线粒体功能障碍和活性氧(ROS)过度生成[12]。ROS通过未折叠蛋白质的积累进一步引发ER应激[13] [14]。值得注意的是,存在一个恶性循环,因为ER应激会进一步放大ROS生成[15] [16]。ROS和ER应激之间的相互作用会破坏细胞稳态,促进炎症反应,并直接损害胰岛素刺激的PI3K/Akt/eNOS信号通路,从而导致血管胰岛素抵抗[17]。
CD36是一种主要存在于血管细胞上的脂肪酸转运蛋白/受体,是FFA摄取和信号传导的关键介质[18]。除了在脂肪酸转运中的作用外,CD36还作为一个信号平台,整合了代谢紊乱、氧化损伤和细胞应激[19]。先前的研究表明,CD36过表达可通过代谢过载和直接激活NADPH氧化酶等信号通路来促进ROS生成和炎症细胞因子的表达[20]。因此,CD36已从一个简单的转运蛋白演变为一个关键的分子枢纽,被认为在调节血管中的代谢失调、氧化损伤和细胞应激方面起着核心作用,使其成为肥胖相关血管病理学中的潜在主调节因子。
基于这些证据,我们假设在肥胖状态下,升高的FFAs会激活血管细胞中的CD36信号传导。这种CD36激活又会促进ROS生成和随后的ER应激,从而损害内皮细胞的胰岛素PI3K/Akt/eNOS通路,导致血管胰岛素抵抗和血管损伤。本研究旨在验证这一假设,并阐明CD36在这一病理过程中的确切作用。

部分摘要

动物模型和实验方案及AAV9介导的CD36敲低

所有动物实验均严格遵循国际实验室动物护理和使用指南,并获得了沈阳医学院动物护理和使用委员会(IACUC)的批准(批准编号:SYYXY20201102302)。实验所用的小鼠为6周大的雄性C57BL/6品系(SPF等级,体重18–23克),购自辽宁长盛生物技术有限公司(中国辽宁)。小鼠在受控条件下饲养(温度23±2℃;12小时光照/黑暗周期),并可自由摄取食物和水。
之后...

CD36敲低可降低高脂饮食小鼠的体重并改善脂质谱

为了评估AAV9-sh-CD36构建体的特异性和潜在的脱靶效应,使用NCBI BLASTN对小鼠参考基因组(GCF_000001635.27_GRCm39)进行了生物信息学分析。所有检测到的完全匹配(查询覆盖率100%,序列同一性100%)均仅位于CD36基因位点。未检测到与其他基因组的任何完全匹配,表明设计的shRNA序列具有高度的靶标特异性。

讨论

我们的研究表明,CD36是连接肥胖状态下升高的FFAs与血管胰岛素抵抗和血管损伤的关键分子枢纽。通过体内和体外综合方法,我们揭示了一个机制级联反应:FFAs(特别是PA)激活CD36,触发氧化应激和随后的ER应激,进而引发炎症反应和胰岛素刺激的AKT/eNOS信号通路受损。遗传抑制CD36能有效中断这一过程...

CRediT作者贡献声明

钱旭:撰写初稿、软件使用、实验设计、数据整理。顾玉凡:实验设计、资金获取、数据整理。卓坤平:方法学研究、数据分析。孙亚倩:软件使用、数据分析、概念构思。马月:结果验证、数据整理、概念构思。张玉亮:结果验证、资源准备、概念构思。甄艳茹:实验监督、数据分析、概念构思。李蓉:数据分析、概念构思。张璐:方法学研究、资金支持

所有作者声明,本研究的工作过程中不存在任何可能构成利益冲突的商业或财务关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(项目编号:81970357, 2019;82270434, 2022)对周明生的支持,以及辽宁省科技厅重点研发项目(项目编号:2025JH2/101300019)、辽宁省教育厅科研项目(项目编号:LJ212410164003)对刘月阳的支持,沈阳医学院研究生科技创新基金项目(项目编号:Y20240515)对YFG的支持,还有国家自然科学基金的支持。

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