论文部分内容阅读
近年来，2型糖尿病的患病率迅速增加，已经成为一种全球范围内的疾病。胰岛素抵抗在2型糖尿病的发生发展中占有重要地位，并且与高血压、非酒精性脂肪肝以及心血管疾病这一类代谢性疾病的产生密切相关。虽然引发这些病症的分子机制尚不明确，但异常的葡萄糖代谢是这类疾病一致的表型。骨骼肌是利用葡萄糖和维持血糖平衡的一个重要器官，约80％胰岛素刺激引起的葡萄糖处理是由骨骼肌负责完成的。骨骼肌的胰岛素抵抗与全身胰岛素抵抗及2型糖尿病的发生密切相关。因此，深入研究胰岛素抵抗的发病机制，寻找在骨骼肌胰岛素抵抗发生发展过程中发挥功能的关键分子，对治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病具有重大意义。 本文首先综述了糖尿病的发病机制及其治疗现状，详细阐述了胰岛素抵抗这一事件，概述了胰岛素信号级联的相关研究进展，最后介绍了本文研究的对象:分子核不均一核糖核蛋白A1 (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1，hnRNP A1)，提出了本文的研究构想。 为了探索hnRNP A1在胰岛素抵抗发生发展过程中所扮演的角色，首先利用食源性和遗传性诱导肥胖这两种符合大多数2型糖尿病临床发病机理的小鼠模型，检测了hnRNPA1在胰岛素抵抗发展过程中的变化。研究发现，在高脂饮食所致胰岛素抵抗肥胖小鼠模型中，随着疾病进展骨骼肌中的hnRNP A1表达显著降低，同样的现象在糖尿病ob/ob模型小鼠中也能观察到。hnRNP A1表达量的降低提示:这一分子可能参与了胰岛素抵抗的发生发展。 为了进一步确定hnRNP A1在骨骼肌相关的胰岛素抵抗中的作用，我们构建了hnRNP A1骨骼肌细胞(CKmm-cre)条件性敲除小鼠（hnRNP A1 ckmm-/-小鼠），并选择3，10，16月龄的雄性hnRNP A1 ckmm-/-小鼠及其同龄对照的野生型小鼠，分别进行葡萄糖耐量和胰岛素耐量试验。实验观察到，正常饮食条件下，对比野生型小鼠，年龄较老的hnRNP A1ckmm-/-小鼠体内葡萄糖稳态受到破坏，产生了胰岛素抵抗，同时这一表型并不出现在hnRNPA1 ckmm-/-年轻小鼠中。 接下来我们使用hnRNP A1ckmm-/-小鼠构建了高脂饮食诱导胰岛素抵抗的肥胖小鼠模型，观察hnRNP A1缺失对骨骼肌相关胰岛素抵抗的影响。与野生型肥胖小鼠相比，骨骼肌hnRNP A1的缺失加剧了高脂饮食诱导的高血糖症和高胰岛素血症。此外，在hnRNP A1ckmm-/-肥胖小鼠体内的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性也显著低于野生型肥胖小鼠。与此同时，还观察到hnRNP A1ckmm-/-肥胖小鼠肝脏的脂肪性病变较野生型小鼠更为严重。这些现象表明，hnRNP A1可能在与骨骼肌相关的胰岛素抵抗及全身胰岛素抵抗的发生发展中起着重要作用。 为了进一步探索hnRNP A1调控胰岛素抵抗的作用机制，我们基于C2C12成肌细胞建立了胰岛素抵抗的体外模型。实验发现在高浓度胰岛素诱导下，C2C12肌管产生了胰岛素抵抗且肌管中hnRNPA1的蛋白丰度降低，而这一变化可以通过在肌管中过表达hnRNPA1来预防。我们还发现，在正常分化的肌管中干扰hnRNPA1的表达，给予100 nM胰岛素刺激后，胰岛素受体(IR)和蛋白激酶B (Akt)的蛋白磷酸化水平被明显抑制。同时，胰岛素信号传导通路中的重要分子ERK 1/2的蛋白磷酸化水平也是明显降低的，而正常对照组中这些蛋白质的磷酸化水平在受到胰岛素刺激后显著增加。细胞干扰hnRNP A1的蛋白质磷酸化水平变化，可以被转染hnNRP A1过表达载体逆转，进而恢复肌管对胰岛素的敏感性。此外，在C2C12成熟肌管中干扰hnRNP A1的表达会降低胰岛素刺激引起的葡萄糖摄取和GLUT4细胞膜转位。 由于hnRNP A1参与mRNA的剪接、转运、成熟及代谢等过程。因此，通过RNA免疫共沉淀和相关基因筛选寻找hnRNP A1可能影响的胰岛素相关mRNA信号。研究发现，hnRNP A1可以和骨骼肌中编码糖原合成酶的基因Gys1的mRNA相结合，免疫印迹实验也确证了上述结果。这一结果提示，hnRNP A1可能参与调节糖原合成。我们再回到hnRNP A1ckmm-/-肥胖小鼠的模型，果然发现hnRNP A1基因缺陷会导致小鼠肌糖原的合成障碍。 综上所述，本文发现并证实骨骼肌缺失hnRNP A1会导致糖原合成酶表达的减少，进而抑制肌糖原的合成，最终损害体内葡萄糖稳态而增加胰岛素抵抗。这些发现对于阐明与骨骼肌胰岛素抵抗相关的2型糖尿病的发病机制，研制改善胰岛素抵抗和预防2型糖尿病的药物具有重要指导意义。