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TET2通过DNA去甲基化调控内皮细胞干扰素反应:高血糖导致血管功能障碍的新机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月28日 来源:Journal of Biological Chemistry 4.0
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本研究揭示了TET2(Ten-eleven translocation 2)在内皮细胞干扰素(IFN)信号通路中的双重调控机制。研究人员通过构建内皮特异性TET2敲除小鼠模型,结合转录组学和表观遗传学分析,发现TET2缺失导致IFNγ应答基因IFITM1/ISG15异常激活,而CXCL9/10/11表达受抑。高血糖通过抑制TET2活性模拟了70%的糖尿病内皮转录组异常,为糖尿病血管并发症提供了新的表观遗传学靶点。
血管健康与糖尿病并发症的新视角
心血管疾病是糖尿病患者的主要死因,而内皮功能障碍被视为血管病变的始动环节。近年研究发现,表观遗传修饰异常在糖尿病血管并发症中扮演关键角色,其中DNA甲基化动态调节酶TET2(Ten-eleven translocation 2)的活性受高血糖抑制,但其在内皮细胞中的具体功能机制尚不明确。更引人深思的是,糖尿病患者表现出异常的干扰素(IFN)反应和反复病毒感染倾向,这两者是否通过TET2介导的表观遗传调控相关联,成为亟待破解的科学谜题。
来自King's College London(英国伦敦国王学院)的研究团队通过创新性实验设计,揭示了TET2调控内皮细胞IFNγ反应的双重机制。研究人员构建了内皮特异性TET2敲除小鼠,结合转录组测序(RNA-seq)、羟甲基化DNA免疫共沉淀测序(hMeDIP-seq)和纳米孔测序等前沿技术,系统解析了TET2缺失对血管功能及基因表达的影响。
关键技术方法
研究采用内皮特异性Cdh5-CreERT2+;TET2fl/fl小鼠模型,通过主动脉环张力检测评估血管反应性;分选肺组织CD31+内皮细胞进行RNA测序;在HUVEC(人脐静脉内皮细胞)中通过siRNA沉默TET2,结合IFNγ刺激和5-氮杂-2'-脱氧胞苷(5azaC)处理,采用qPCR、ELISA和纳米孔测序分析基因表达与DNA修饰变化;通过高糖培养模拟糖尿病内皮环境。
血管张力不受TET2缺失影响
令人意外的是,尽管既往体外实验显示TET2调控eNOS(内皮型一氧化氮合酶)和CSE(胱硫醚γ-裂解酶)等血管活性物质,但内皮特异性TET2敲除小鼠的主动脉对乙酰胆碱(ACh)和去氧肾上腺素(PE)的反应与野生型无差异。这一结果提示TET2可能仅在病理条件下(如低剪切应力或氧化应激)调控血管张力。
干扰素信号通路异常激活
RNA测序显示TET2缺失导致495个基因差异表达,其中干扰素信号通路相关基因显著富集。尤其值得注意的是,经典IFNγ应答基因IFITM1和ISG15在TET2沉默的HUVEC中表现出"刹车失灵"现象——在IFNγ撤除后仍持续高表达。hMeDIP-seq和纳米孔测序证实这种调控不依赖DNA羟甲基化(5hmC)改变,暗示TET2可能通过非催化功能(如蛋白互作)抑制这些基因。
CXCL9/10/11的甲基化依赖性调控
与上述发现形成鲜明对比的是,TET2正向调控CXCR3配体CXCL9/10/11的表达。研究人员在CXCL9-CXCL10基因间区发现了一个增强子样区域,其5hmC水平在IFNγ刺激后显著升高,同时5mC(5-甲基胞嘧啶)降低。使用DNA甲基转移酶抑制剂5azaC可增强CXCL9/10表达,而TET催化抑制剂2-羟基戊二酸(2-HG)则选择性抑制CXCL10,揭示TET2通过催化依赖性机制特异性调控这些趋化因子。
高血糖与TET2功能缺失的转录组重叠
最具有临床意义的发现是,高脂饮食诱导的糖尿病小鼠内皮细胞中,约70%的差异表达基因与TET2敲除模型重叠,包括干扰素信号和糖胺聚糖(GAG)代谢通路。体外实验证实高糖处理抑制TET2依赖性CXCL9/10表达,且这种抑制在TET2沉默后消失,直接证明高血糖通过损害TET2功能导致内皮转录紊乱。
医学意义的深远启示
该研究首次阐明TET2作为内皮细胞IFNγ反应的"分子开关",其双重调控机制为理解糖尿病血管病变提供了新视角:一方面,TET2活性下降导致IFITM1/ISG15等抗病毒基因持续激活,可能解释糖尿病患者易发病毒感染;另一方面,CXCL9/10表达受损影响免疫细胞招募,加剧血管炎症。此外,糖胺聚糖代谢异常与内皮糖萼损伤的关联,为糖尿病微血管并发症提供了潜在治疗靶点。
这项发表于《Journal of Biological Chemistry》的研究,不仅深化了对表观遗传调控血管功能的认识,更启示通过靶向TET2-IFNγ轴或可同时改善糖尿病患者的血管功能和免疫防御。未来研究值得关注TET2在不同血管床的异质性作用,以及其催化与非催化功能在糖尿病并发症中的相对贡献。
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