Impdh1：糖尿病血管病变治疗新希望？—— 揭开其抑制血管内皮细胞焦亡的关键作用

为探究糖尿病血管病变（DA）机制，研究人员研究 Impdh1 基因，发现其可抑制内皮细胞焦亡，意义重大。

　　糖尿病，这个现代社会的 “健康杀手”，悄无声息地威胁着无数人的生命。它所引发的一系列并发症中，糖尿病血管病变（Diabetic angiopathy，DA）尤为棘手。DA 就像隐藏在血管中的 “定时炸弹”，会导致心血管疾病、视网膜病变、肾病和神经病变等，严重影响患者的生活质量，甚至危及生命。目前，虽然我们知道炎症在糖尿病并发症的发生发展中起着关键作用，细胞焦亡（pyroptosis，一种炎性程序性细胞死亡方式）也与 DA 的发展密切相关，但其中的具体机制却如同迷雾，尚未完全被揭开。

在这样的背景下，成都中医药大学附属医院和四川省中医调节代谢性疾病重点实验室的研究人员决心深入探索，为攻克 DA 带来新的希望。他们的研究成果发表在《BMC Cardiovascular Disorders》杂志上，为我们揭示了 DA 发病机制的新线索。

研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、批量 RNA 测序（bulk RNA-seq）、细胞通讯分析、构建小鼠模型、免疫荧光染色（IF staining）、实时定量逆转录 PCR（qRT-PCR）等技术方法。通过这些技术，从基因层面、细胞层面以及动物模型等多个角度进行研究。

研究结果如下：

1. 单细胞公共数据集分析：研究人员对 scRNA-seq 数据进行分析，将细胞分为内皮细胞（ECs）、巨噬细胞、成纤维细胞和平滑肌细胞等类型。进一步对 ECs 进行重新聚类和分组，发现了 ECs_Impdh1⁺和 ECs_Impdh1^?两个细胞亚群。伪时间分析显示，ECs_Impdh1⁺大多集中在细胞轨迹图的末端分支，而 ECs_Impdh1^?主要集中在起始分支。细胞通讯分析表明，Gas6-Axl 在 Impdh1⁺亚群中特异性表达。
2. 沉默 Impdh1 对小鼠主动脉组织的影响：通过构建 DA 小鼠模型，研究人员发现沉默 Impdh1 基因后，小鼠主动脉组织中 Impdh1 的表达显著下调。同时，免疫荧光染色结果显示，NLRP3、pro-Caspase1 和 GSDMD 的表达降低，表明沉默 Impdh1 可以抑制小鼠主动脉组织的焦亡。病理切片结果也表明，沉默 Impdh1 改善了小鼠主动脉的病理变化，减少了浸润细胞，恢复了胶原纤维。ELISA 检测结果显示，IL-18 和 IL-1β 的表达降低，说明沉默 Impdh1 抑制了炎症反应。
3. 沉默 Impdh1 对高糖（HG）诱导的 ECs 损伤和焦亡的影响：在体外实验中，研究人员用 HG 培养基培养 ECs。qRT-PCR 结果显示，HG 处理的细胞中 Impdh1 表达增加，转染 si-Impdh1 后表达降低。CCK-8 实验表明，沉默 Impdh1 可以提高 HG 处理下 ECs 的细胞活力。免疫荧光染色结果显示，沉默 Impdh1 降低了 NLRP3、pro-Caspase1 和 GSDMD 的表达。细胞划痕实验和管形成实验分别表明，沉默 Impdh1 抑制了 ECs 的迁移，提高了 ECs 在 HG 状态下的管形成能力。ELISA 检测结果显示，沉默 Impdh1 降低了 IL-18 和 IL-1β 的表达，进一步证明其可以改善 HG 诱导的 ECs 损伤和焦亡。
4. 批量 RNA 测序鉴定差异表达基因（DEGs）及功能富集分析：通过 bulk RNA-seq 分析，研究人员共获得 250 个 DEGs，其中 Impdh1 在糖尿病小鼠中显著上调。GO 分析表明，这些 DEGs 主要富集在免疫反应、免疫系统过程等方面。KEGG 富集分析显示，DEGs 富集到药物代谢 - 细胞色素 P450、流体剪切应力和动脉粥样硬化等通路。此外，Impdh1 与焦亡相关基因如 Casp3、Casp8ap2、Nfkb1 和 Tlr4 高度相关，间接验证了 Impdh1 与焦亡的密切关联。

综合上述研究，研究人员得出结论：Impdh1 是一个与 DA 相关的潜在焦亡相关基因，通过抑制焦亡和炎症反应，对主动脉 ECs 起到保护作用。不过，该研究也存在一定的局限性，比如 scRNA-seq 数据有限，影响了结果的全面性和准确性。而且研究未深入探讨 Gas6-Axl 信号在糖尿病血管病变发病机制中的具体作用。但这一研究仍然为糖尿病血管病变的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据，为后续的研究指明了方向，有望推动相关领域的进一步发展，为糖尿病患者带来新的曙光。