HK2 promotes angiogenesis through H3K18 lactylation in peripheral arterial disease

血管生成 SIRT2 癌症研究 组蛋白 锡尔图因 染色质免疫沉淀 生物 细胞生物学 脐静脉 基因敲除 下调和上调 西妥因1 组蛋白H3 PARP1 新生血管 表观遗传学 血管内皮生长因子A 化学 小RNA 内皮干细胞 糖酵解 治疗性血管生成 分子生物学 调节器 血栓反应蛋白1 重编程
作者
Jing Chen,Yue Wang,Xuan Wang,Jin Li,Yu Liu,J Zhou,Chuanchang Li,Wanzhou Wu,Yongping Bai
出处
期刊:Communications biology [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s42003-026-10293-x
摘要

Peripheral arterial disease (PAD) is characterized by impaired angiogenesis, yet the molecular mechanisms linking metabolic dysregulation to epigenetic reprogramming in endothelial cells (ECs) remain poorly understood. Here, we identify hexokinase 2 (HK2) as a critical regulator of angiogenesis through histone lactylation in PAD. In clinical specimens and murine hindlimb ischemia (HLI) models, HK2 expression was significantly downregulated. Functional assays in hypoxia-serum starved (HSS) human umbilical vein ECs (HUVECs) demonstrated that HK2 overexpression rescued angiogenesis by enhancing proliferation, migration, tube formation, and pro-angiogenic protein expression (VEGFA), while HK2 knockdown suppressed these phenotypes. Mechanistically, HK2 deficiency selectively reduced histone H3 lysine 18 lactylation (H3K18la) among eight tested histone lactylation sites, and HK2 restoration under HSS restored H3K18la level. Exogenous lactate reversed angiogenic defects in HK2-knockdown HUVECs by elevating H3K18la, which directly activated VEGFA transcription, as shown by Chromatin Immunoprecipitation coupled with quantitative Polymerase Chain Reaction (ChIP-qPCR). Furthermore, Sirtuin 2 (SIRT2), as a de-lactylase, inhibition in HK2-knockdown HUVECs restored H3K18la, angiogenesis, and pro-angiogenic protein expression. In HLI mice, SIRT2 inhibitor treatment improved blood flow recovery, increased EC density, and upregulated H3K18la. Our findings establish HK2 as a metabolic-epigenetic nexus driving angiogenesis via lactate-dependent H3K18la modification and propose SIRT2 inhibition as a novel therapeutic strategy to bypass HK2 deficiency in PAD.
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