背景:糖尿病通过激活葡萄糖毒性途径,包括多元醇途径、己糖胺途径、晚期糖基化终产物(AGE)和蛋白激酶C(PKC)途径参与糖尿病并发症的血管病变。葡萄糖毒性途径的激活导致高糖条件下细胞内活性氧(ROS)的产生,导致细胞死亡和出现功能障碍。然而,这些葡萄糖毒性途径是否协同作用于组织的损伤尚未明确。方法:本研究在接受高糖刺激前和后的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中使用依帕司他、氮丝氨酸、氨基胍、索特拉司陶林来分别对多元醇途径、己糖胺途径、AGE和PKC途径进行抑制,再设线粒体ROS特异性清除剂Mito-Tempo处理组。采用流式细胞术、激光共聚焦扫描和免疫印迹法检测HUVECs线粒体ROS、线碎片化状态、OMA1、OPA1、磷酸化 mTOR(Ser2448)和磷酸化 Akt(Ser473)的表达。结果:高糖孵育前,依帕司他、氮丝氨酸、氨基胍和索特拉司陶林组的HUVEC线粒体ROS水平和碎片化化程度显著降低,而高糖孵育后用相同抑制剂处理的HUVEC线粒体ROS水平和碎片化化程度并不降低。然而,高糖刺激细胞后,线粒体ROS特异性清除剂Mito-Tempo通过调节OMA1、OPA1、磷酸化mTOR(Ser2448)和磷酸化Akt(Ser473)的表达,降低了线粒体ROS的生成和线粒体碎片化程。结论:本研究尝试地解释为什么临床上药物抑制葡萄糖毒性途径并不能完全逆转或减缓糖尿病血管并发症的进展进程。并且提示了针对性地减少线粒体ROS和线粒体碎片可能是治疗糖尿病血管并发症的较好策略。