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背景:线粒体2-烯醇酰基蛋白还原酶(MECR)是线粒体脂肪酸合成酶(mt FAS)途径中的一种酶。MECR与2型糖尿病的关系尚无报道。在本研究中,我们在高脂诱导肥胖(DIO)小鼠中检测了肝脏MECR和胰岛素抵抗的关系。在胰岛素抵抗条件,MECR基因mRNA表达在肝脏中升高,但MECR蛋白水平降了。用小檗碱(BBR)改善DIO小鼠胰岛素抵抗后,MECR蛋白水平恢复正常。机制研究提示,胰岛素抵抗条件下血液胰岛素水平升高,胰岛素诱导MECR mRNA表达。另外胰岛素抵抗条件,肝脏ATP水平升高,ATP诱导MECR蛋白水平降低。BBR通过降低DIO小鼠肝脏的ATP水平,恢复MECR蛋白质水平。这些数据提示,在胰岛素抵抗小鼠中,胰岛素诱导肝脏mRNA水平升高,但肝脏高水平的ATP造成MECR蛋白降低。BBR降低小鼠肝脏中的ATP水平,恢复MECR蛋白水平,改善DIO小鼠胰岛素敏感性。本研究表明,MECR mRNA升高和蛋白降低与胰岛素抵抗密切相关,ATP降低MECR蛋白水平可能参与胰岛素抵抗的发生。目的:研究线粒体蛋白MECR与2型糖尿病的关系,探索MECR在胰岛素抵抗状态下的变化规律。方法:(1)细胞实验探究MECR与胰岛素抵抗的关系:采用qRT-PCR技术确定mRNA水平和胰岛素抵抗相关因素之间的关系。(2)小鼠组织中MECR的表达分布:通过蛋白质免疫印迹方法检测小鼠各组织中MECR蛋白的表达。(3)建立动物模型探究胰岛素抵抗和MECR的关系:建立高脂胰岛素抵抗小鼠模型,用黄连素改善小鼠的胰岛素敏感性。应用qRT-PCR技术和蛋白免疫印迹技术(Western Blot)检测MECR mRNA和蛋白水平与胰岛素抵抗的关系。(4)ATP水平的检测:ATP检测动物模型的肝组织中的ATP浓度,同时在细胞模型中模拟体内ATP过剩,检测ATP对MECR蛋白水平的影响,从而确定ATP与MECR的关系。(5)相关机制验证:通过在细胞模型中检测硫辛酸合成通路终产物硫辛酸的蛋白表达,验证MECR是否通过硫辛酸合成通路发挥作用。之后在动物模型中确定蛋白酶体抑制剂MG132对ATP作用的影响。(6)补充实验:在ATP缺乏模型鼠中观察MECR蛋白的变化;确定动物模型组MECR的表达。结果:(1)在细胞模型中,我们检测了多个胰岛素抵抗相关因素对MERC基因表达的影响。发现胰岛素诱导MECR的mRNA表达,呈现时间依赖型增加;Forskolin处理后,mRNA表达先降后增,但是整体上表现为表达降低;高水平的葡萄糖处理后,mRNA表达呈现周期性升降变化。在缺氧和炎性细胞因子TNF-α处理后,mRNA无明显变化。(2)在动物模型中,用蛋白质免疫印迹法检测了9种富含线粒体的小鼠组织(脑、心、肝、脾、肺、肾、骨骼肌、结肠和棕色脂肪)中MECR蛋白的表达。骨骼肌中蛋白质含量最丰富,约为脑、心、肝的7倍。肾脏、结肠和棕色脂肪的表达较脑、心、肝减少了一半。脾脏和肺组织中的MECR表达最低,约为肾脏、结肠和棕色脂肪的一半。(3)建立正常小鼠,饮食诱导肥胖(DIO)小鼠,黄连素(BBR)治疗的DIO小鼠模型。在DIO小鼠胰岛素抵抗条件下,血液胰岛素水平升高,肝脏ATP水平升高,MECR mRNA在肝脏中升高,但MECR蛋白在肝脏中显著降低。在BBR处理的小鼠肝脏中,MECR蛋白水平得到恢复。(4)在细胞实验中,我们发现ATP升高时,MECR蛋白水降低。(5)在IF1-KO小鼠肝脏中ATP水平降低,MECR蛋白水平升高。MECR mRNA水平无明显变化。结论:本实验发现MERC基因的表达水平和2型糖尿病密切相关。研究提示MECR蛋白水平降低与胰岛素抵抗发生相关,蛋白水平恢复与胰岛素抵抗消失有关。MECR蛋白水平受ATP调节,可能介导ATP信号引起胰岛素抵抗。