Type 1 Diabetes Impairs Endothelium-Dependent Relaxation Via Increasing Endothelial Cell Glycolysis Through Advanced Glycation End Products, PFKFB3, and Nox1-Mediated Mechanisms

甲基乙二醛 糖酵解 氮氧化物1 糖基化 厌氧糖酵解 NADPH氧化酶 化学 细胞生物学 生物 生物化学 内科学 内分泌学 活性氧 医学 糖尿病 新陈代谢
作者
Reem T. Atawia,Róbert Bátori,Coleton R. Jordan,Simone Kennard,Galina Antonova,Thiago Bruder‐Nascimento,Vinay Mehta,Muhammad Saeed,Vijay Patel,Tohru Fukai,Masuko Ushio‐Fukai,Yuqing Huo,David Fulton,Eric J. Belin de Chantemèle
出处
期刊:Hypertension [Lippincott Williams & Wilkins]
卷期号:80 (10): 2059-2071 被引量:1
标识
DOI:10.1161/hypertensionaha.123.21341
摘要

Type 1 diabetes (T1D) is a major cause of endothelial dysfunction. Although cellular bioenergetics has been identified as a new regulator of vascular function, whether glycolysis, the primary bioenergetic pathway in endothelial cells (EC), regulates vascular tone and contributes to impaired endothelium-dependent relaxation (EDR) in T1D remains unknown.Experiments were conducted in Akita mice with intact or selective deficiency in EC PFKFB3 (6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 3), the main regulator of glycolysis. Seahorse analyzer and myography were employed to measure glycolysis and mitochondrial respiration, and EDR, respectively, in aortic explants. EC PFKFB3 (Ad-PFKFB3) and glycolysis (Ad-GlycoHi) were increased in situ via adenoviral transduction.T1D increased EC glycolysis and elevated EC expression of PFKFB3 and NADPH oxidase Nox1 (NADPH oxidase homolog 1). Functionally, pharmacological and genetic inhibition of PFKFB3 restored EDR in T1D, while in situ aorta EC transduction with Ad-PFKFB3 or Ad-GlycoHi reproduced the impaired EDR associated with T1D. Nox1 inhibition restored EDR in aortic rings from Akita mice, as well as in Ad-PFKFB3-transduced aorta EC and lactate-treated wild-type aortas. T1D increased the expression of the advanced glycation end product precursor methylglyoxal in the aortas. Exposure of the aortas to methylglyoxal impaired EDR, which was prevented by PFKFB3 inhibition. T1D and exposure to methylglyoxal increased EC expression of HIF1α (hypoxia-inducible factor 1α), whose inhibition blunted methylglyoxal-mediated EC PFKFB3 upregulation.EC bioenergetics, namely glycolysis, is a new regulator of vasomotion and excess glycolysis, a novel mechanism of endothelial dysfunction in T1D. We introduce excess methylglyoxal, HIF1α, and PFKFB3 as major effectors in T1D-mediated increased EC glycolysis.
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