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目的:脂联素是脂肪细胞和骨骼肌衍生激素,可以通过增加胰岛素敏感性调节能量稳态,APPL1(衔接蛋白,磷酸酪氨酸相互作用,包含PH结构域以及亮氨酸拉链基序)是介导脂联素功能首先确定的信号分子,在哺乳动物细胞中,APPL1与脂联素受体相互作用并介导下游多条通路,其中在小鼠原代肝细胞研究中证实APPL1和SIRT1之间的相互调节作用。SIRT1可以在骨骼肌中去乙酰化氧化物酶体增殖因子激活受体共激活因子1(PGC-1α),PGC-1α为线粒体生物发生的主要调控因子。MOTS-c是一种来源于线粒体开放阅读框的新型生物活性的线粒体衍生肽(mitochondrial open reading frame of the 12S rRNA-c),在人体和动物的多种组织内表达,随血液循环主要作用于骨骼肌,增加葡萄糖的摄取与利用,从而改善胰岛素抵抗和调节代谢平衡。综上分析,本研究拟探讨脂联素可能通过增加APPL1、SIRT1和PGC-1α的水平调节骨骼肌细胞MOTS-c的产生和/或分泌;同时分析MOTS-c可能作为一种潜在的线粒体信号,介导运动诱发的兴奋反应,从而刺激生理适应和增加运动耐受性。研究方法:为解决这个问题,本研究选取脂联素缺陷(Adipoq-KO)小鼠以及同窝野生型小鼠连续一周腹腔注射脂联素干预;选取野生型C57BL/6雄性小鼠进行高脂饮食干预,造模成功后分别施加连续八周运动和一周腹腔注射脂联素或八周腹腔注射MOTS-c干预;离体部分分别选用SIRT1的兴奋剂SRT1720或SIRT1抑制剂EX527或PGC-1α抑制剂SR-18292处理分化后的小鼠C2C12肌管细胞,或对分化后的小鼠C2C12肌管细胞转染APPL1过表达或沉默的质粒,SIRT1过表达或沉默的质粒,PGC-1α沉默质粒。在体部分干预完成后取材,收集小鼠血浆和腓肠肌,离体部分收集处理后的细胞,制样后通过western bolt,qRT-PCR等方法检测药理或基因干预后小鼠骨骼肌以及细胞中APPL1、SIRT1、PGC-1α蛋白水平和mRNA表达水平,通过ELISA检测小鼠血浆中胰岛素、脂联素和MOTS-c以及骨骼肌中MOTS-c蛋白表达水平以探究其通路机制。结果:我们发现,脂联素敲除小鼠下调血浆和骨骼肌MOTS-c水平,脂联素处理可以恢复其血浆和骨骼肌中MOTS-c表达。C2C12肌管实验证实,脂联素增加骨骼肌MOTS-c mRNA表达;脂联素处理的APPL1蛋白水平与骨骼肌MOTS-c蛋白与mRNA表达趋势一致;过表达或沉默APPL1可以增加或减少SIRT1和PGC-1α以及MOTS-c的表达,同时过表达APPL1可以进一步提高由脂联素诱导的SIRT1,PGC-1α,MOTS-c蛋白和m RNA表达的增加,而脂联素处理可以逆转沉默APPL1引起的SIRT1,PGC-1α,MOTS-c蛋白和mRNA表达的下调;过表达SIRT1或SIRT1兴奋剂处理都可以增加脂联素诱导的MOTS-c、SIRT1和PGC-1α蛋白与mRNA表达;沉默SIRT1或SIRT1抑制剂处理都可以减少MOTS-c、SIRT1和PGC-1α蛋白与mRNA表达,脂联素处理后可以逆转这种下调;药理和基因抑制PGC-1α减少过表达SIRT1诱导的MOTS-c蛋白与mRNA水平。此外,胰岛素抵抗状态下,血浆和骨骼肌中MOTS-c和脂联素都显著下降,运动、脂联素或MOTS-c处理可以恢复血浆和骨骼肌中MOTS-c或脂联素水平,从而改善胰岛素抵抗状态。运动可以增加小鼠血浆MOTS-c和骨骼肌MOTS-c蛋白与mRNA表达。结论:本研究首次揭示在脂联素敲除小鼠和小鼠C2C12细胞中脂联素可以作为MOTS-c的调节因子,通过APPL1/SIRT1/-PGC-1α通路调节骨骼肌MOTS-c的产生和/或分泌;其次,初步在C57BL/6小鼠中证明MOTS-c为运动反应因子,以及运动增加MOTS-c表达和改善胰岛素抵抗的信号机制。此研究结果有助于更好的理解糖尿病发病机制的细胞和分子途径。