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糖尿病是一种严重危害人类健康的代谢性疾病,其最主要的病征表现为血糖偏高。肝糖异生作为调节机体血糖稳态的重要生理过程,其过度活化是糖尿病发病进程中的关键环节之一。因此,对肝糖异生调控机制开展深入研究,将有利于糖尿病等血糖水平紊乱性疾病的预防与治疗。另一方面,早幼粒细胞性白血病锌指蛋白(PLZF)是具有多种生物学功能的锌指蛋白。已有研究证实,PLZF影响糖脂代谢调控,可能参与了代谢性疾病的发病过程。然而,这个分子如何调控代谢,特别是葡萄糖代谢,目前尚未知晓。有鉴于此,本研究试图阐明PLZF调节肝糖异生的分子机制。本研究主要采用功能获得(gain-of-function)和功能缺失(loss-of-function)的策略,运用PLZF腺病毒和小干扰RNA (small interfering RNA,siRNA)介导的过表达和干扰技术,在细胞和整体动物水平研究了 PLZF对肝糖异生的调节作用及其分子机制。我们首先测定了 PLZF表达量的变化对小鼠血糖水平的影响,并进行葡萄糖耐量实验(glucose tolerance test,GTT),胰岛素耐量实验(insulin tolerance test,ITT)和丙酮酸耐量实验(pyruvate tolerance test,PTT),从而了解PLZF对生理进程的影响。分子机制层面,我们采用实时定量PCR和Western blot分析了 PLZF对糖异生基因PEPCK及G6Pase表达的调控,观察了 insulin/Akt信号通路的活性变化;随后运用荧光素酶报告基因检测(luciferase reporter assay)和染色质免疫沉淀(chromatin immunoprecipitation,ChIP)分析,研究了过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子1α (PGC-1α)和糖皮质激素受体(GR)对PLZF的转录调控机制。我们的研究结果表明,在饥饿小鼠或者三种不同类型的糖尿病小鼠肝脏中,PLZF的表达被显著诱导;在AML-12细胞和原代小鼠肝细胞中,糖皮质激素地塞米松(dexamethasone,Dex)也提高了 PLZF的表达水平,说明PLZF正响应于糖异生信号。在小鼠肝脏中特异性过表达PLZF,不仅刺激PEPCK和G6Pase的表达,也使肝脏葡萄糖的输出量增加,从而引起机体血糖升高。而干扰PLZF导致完全相反的表型。细胞水平的实验同样证实,PLZF与PEPCK和G6Pase的表达呈正相关性。更重要的是,在病理情况下,干扰PLZF有效降低了db/db必小鼠肝脏糖异生基因的表达,改善了其高血糖症状,而且这些小鼠的葡萄糖、胰岛素和丙酮酸耐受性都得到不同程度的恢复。在分子机制方面,过表达PLZF导致肝脏Akt磷酸化水平降低,而db/db小鼠中干扰PLZF提高了 Akt磷酸化水平,由此可见,insulin/Akt信号通路受PLZF的调控。另一方面,我们的实验结果还证实,PGC-1α对PLZF具有正调节的作用,荧光素酶报告基因分析结果显示,PGC-1α和GR共同激活PLZF的转录,ChIP实验表明PGC-1α出现在PLZF启动子的GR结合位点附近,并且通过改变染色体结构,使PLZF启动子进入转录活跃状态,这些结果说明在GR的介导下,PGC-1α与PLZF的启动子相互结合,通过活化染色质结构,激活了 PLZF的转录。综上所述,本研究证实:PLZF在PGC-1α/GR复合物的调控下,激活肝脏糖异生进程并增加葡萄糖输出。我们的研究首次探讨了 PLZF与肝脏葡萄糖代谢的关系,并从机制层面对PLZF与肝脏糖异生的关系进行了深入研究,丰富了现有对PLZF功能的认识,并进一步拓宽了我们对肝糖异生和血糖调控的理解,同时为治疗糖异生异常相关的代谢性疾病提供了新的理论依据及药物靶点。