硒蛋白T对糖脂代谢的调控作用及机制研究

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2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种慢性代谢性疾病,不仅威胁人类的健康,还增加了全球的经济负担。在矿物质中,某些微量元素具有潜在的类胰岛素作用和血糖控制作用,这些过程直接参与T2DM的治疗。硒(Selenium,Se)是人体必需的微量元素,具有类胰岛素的作用。硒通过硒蛋白发挥重要的生物学功能。已经证实硒在糖尿病发生发展中的两面性与几种硒蛋白密切相关,包括硒蛋白P、硒蛋白S以及谷胱甘肽过氧化物酶1等。硒蛋白T(Selenoprotein T,SELENOT)作为一种硫氧还蛋白样酶,在内质网中发挥重要的氧化还原酶功能。然而,对于SELENOT与糖代谢关系的研究鲜有报道,对于SELENOT与脂代谢和T2DM的关系尚不清楚。因此,本研究分别探究了体内外模型中SELENOT过表达对糖脂代谢的调控作用及其可能机制,并利用串联质谱标签(Tandem mass tags,TMT)技术探究了全身Selenot敲除诱导的小鼠肝脏、胰腺组织中差异表达蛋白(Differently expressed proteins,DEPs)及DEPs所涉及的生物学过程等。主要结果如下:(1)以HepG2细胞为研究对象,研究体外SELENOT过表达对软脂酸诱导的胰岛素抵抗的影响,结果显示SELENOT过表达可以改善Hep G2细胞胰岛素抵抗状态下的胰岛素信号通路转导及脂肪堆积情况。以C57BL/6J小鼠为研究对象,研究正常饮食下小鼠肝脏特异性SELENOT过表达对糖脂代谢的调控作用。结果显示,肝脏SELENOT过表达小鼠的空腹血糖和体重降低,但进食量反而增加。SELENOT过表达增加了小鼠肝葡萄糖清除率、改善胰岛素敏感性、抑制糖异生,但对脂代谢无明显影响。以高脂饮食(High fat diet,HFD)诱导的T2DM小鼠为模型,探究SELENOT过表达能否改善T2DM小鼠的糖脂代谢及可能的机制。结果显示,肝脏SELENOT过表达可以显著降低T2DM小鼠的空腹血糖,小鼠体重也有降低趋势。另外,肝脏SELENOT过表达使肝糖原含量增加、肝脏中葡萄糖清除率增加、胰岛素敏感性改善、糖异生被抑制。在脂代谢方面,SELENOT过表达改善肝脏脂质堆积、降低血清中脂质水平、改善脂肪组织细胞大小。通过对内质网应激相关指标的检测,发现SELENOT对糖脂代谢紊乱的保护作用可能是通过改善内质网应激实现的。(2)以全身Selenot敲除(Selenot-KO)小鼠为模型,利用TMT技术对Selenot敲除小鼠的肝脏进行了蛋白质组学研究并将其运用于表型解释。TMT蛋白质组学分析显示,雄性Selenot敲除小鼠肝脏中有60个上调DEPs和94个下调DEPs。其中,糖原合成酶2表达升高与敲除小鼠血糖过低的表型一致;Dio1表达的降低与KO小鼠体重降低的表型相一致。此外,生物信息学分析结果显示,Selenot敲除诱导的DEPs主要与脂质代谢、癌症、过氧化物酶体增殖物激活受体(Peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)信号通路、补体和凝血级联以及蛋白质消化吸收有关。(3)利用TMT技术对全身Selenot敲除小鼠的胰腺进行蛋白质组学研究。共鉴定出21个上调DEPs和46个下调DEPs。胰岛素2和胰岛素样生长因子2 m RNA-结合蛋白2表达的降低与Selenot-KO小鼠胰岛素产生/分泌减少、体重减轻、不孕相一致;丝裂原活化的蛋白激酶激酶激酶11和活性氧物种调节因子1蛋白水平的升高与Selenot-KO小鼠胰岛变小是一致的。生物信息学分析表明,Selenot敲除诱导的DEPs主要与前列腺癌、非酒精性脂肪肝、脂肪细胞脂解调节以及一些免疫过程有关,提示SELENOT与癌症、脂代谢紊乱以及免疫过程紊乱有关。
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