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目的:线粒体动力学即线粒体融合和分裂保持动态平衡的过程,该过程由融合/分裂相关蛋白精确调控完成,对于线粒体代谢、质量和功能有着重要的生理意义,而这些蛋白发生异常可引发线粒体动力学失衡,进而引起线粒体功能障碍并引发各种疾病状态。最新研究发现肝胰岛素抵抗与线粒体动力学失衡密切相关。目前研究集中在线粒体外膜融合蛋白mitofusin 1/2(Mfn1/2)和线粒体分裂蛋白dynamin-like protein 1(Drp1)在肝胰岛素抵抗中的作用。然而,线粒体内膜融合蛋白Optic Atrophy 1(Opa1)异常是否直接引起肝胰岛素抵抗仍是未知的。Sirtuin 1(SIRT1)对糖尿病及线粒体功能的调节具有重要影响,但其是否可以通过调控Opa1改善线粒体功能尚无定论。黄连素(Berberine,BBR)是我国传统中药,其具有降血糖、改善线粒体功能及肝胰岛素抵抗的作用。本课题重在探究BBR是否可以通过激活SIRT1调节线粒体融合蛋白Opa1来改善肝胰岛素抵抗,并探讨其潜在机制。方法:在体内研究中,我们建立db/db糖尿病小鼠模型,设立正常组,模型组,并给予BBR给药治疗4周,首先检测小鼠空腹血糖、血脂、口服葡萄糖耐量、胰岛素耐量,同时对肝脏进行组织形态学及超微结构检测,随后提取肝脏蛋白,测定其SIRT1、Opa1、Mfn1/2、Drp1的表达情况及糖异生关键酶PEPCK、G6pase mRNA表达情况,研究BBR对2型糖尿病小鼠肝胰岛素抵抗的改善作用及与SIRT1调控线粒体动力学相关蛋白的关联。在体外研究中,我们首先对HepG2细胞进行Opa1沉默处理,观察其沉默对线粒体融合/分裂关键蛋白、线粒体复合物I/V蛋白表达、ATP含量、线粒体膜电位及肝胰岛素抵抗关键指标的影响,探讨Opa1沉默是否导致线粒体功能障碍及肝胰岛素抵抗;其次我们建立了棕榈酸(palmitate,PA)诱导的HepG2细胞胰岛素抵抗模型,在模型基础上使用SIRT1过表达及Opa1沉默技术,观察SIRT1/Opa1蛋白表达、ATP含量、线粒体形态及膜电位、肝胰岛素抵抗关键指标;最后,为了探究黄连素是否可以通过调节SIRT1改善Opa1的表达来治疗肝胰岛素抵抗,我们在PA刺激的基础上给予BBR治疗,同时建立SIRT1沉默细胞,观察SIRT1沉默后BBR对Opa1蛋白表达、ATP含量、线粒体膜电位及肝胰岛素抵抗关键指标的影响。结果:在体内研究中,与正常组相比,糖尿病小鼠空腹血糖、低密度脂蛋白、总胆固醇、甘油三酯表达明显升高;HE染色显示肝细胞高度肿胀、排列紊乱且出现空泡;电镜结果显示线粒体体积变小,线粒体嵴较稀疏;PEPCK/G6pase mRNA表达水平明显升高。Western结果显示,模型组肝脏中线粒体融合蛋白Opa1/Mfn1及SIRT1表达明显下调,而分裂蛋白Drp1表达则明显升高。在给予BBR治疗4周后,空腹血糖、低密度脂蛋白、总胆固醇、甘油三酯明显下降;HE染色显示药物可改善肝脏的形态学表现,超微结构检查结果显示线粒体之间出现了融合,嵴稀疏的状态也得到明显改善;PEPCK/G6pase mRNA表达水平明显降低。Western结果显示,在肝脏中给药组线粒体融合蛋白Opa1/Mfn1及SIRT1表达明显上调,而分裂蛋白Drp1表达则明显下调,说明SIRT1/Opa1通路与BBR改善糖尿病小鼠肝胰岛素抵抗状态有关联。在体外研究中,Opa1沉默对线粒体融合蛋白表达无影响,却增加了线粒体分裂蛋白的表达;使线粒体复合物I的蛋白表达、ATP含量及线粒体膜电位明显下降,Opa1沉默还使PEPCK/G6pase表达明显上调且损害了pAKT对胰岛素的敏感性,说明Opa1沉默可以损伤线粒体功能并造成肝胰岛素抵抗。在PA模型基础上使用SIRT1过表达技术,发现SIRT1/Opa1蛋白表达、ATP含量、线粒体膜电位明显上调;线粒体形态得到很大改善;pAKT对胰岛素的敏感性上升且葡萄糖消耗增加;在此基础上进行Opa1沉默干预发现这些作用被逆转。最后,在PA刺激的基础上给予BBR治疗,发现Opa1蛋白表达、ATP含量、线粒体膜电位上调,pAKT对胰岛素的敏感性上升且葡萄糖消耗增加,这些作用在SIRT1沉默后被削弱。结论:Opa1沉默介导的线粒体融合/分裂失衡可导致肝细胞胰岛素抵抗,而SIRT1通过激活Opa1改善肝细胞胰岛素抵抗。黄连素作为一个有效的降糖药,可能通过调节SIRT1/Opa1通路改善肝胰岛素抵抗,进而治疗2型糖尿病。