巨噬细胞-脂肪组织相互作用调节机体胰岛素敏感性及糖稳态的分子机制

Adipose tissue is an essential organ maintaining the homeostasis of insulin signaling and glucose metabolism. The mechanisms underlying the interaction between immune system and adipose tissue, in particular, the interplay of macrophages and adipocytes, remain largely unknown. Based on our previous studies and preliminary results, we hypothesize that excessive nitrosative stress derived from pro-inflammatory macrophages may cause S-nitrosylation of the nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ) and negatively regulate its transcriptional activity, which leads to the impairment of the adipocytes’ endocrine function and the glucose intolerance. Driven by this central hypothesis, we propose the following studies: 1) define the differential effects of classical and alternative activations of macrophages on the functions of adipocytes; 2) elucidate the molecular mechanisms by which PPARγ undergoes S-nitrosylation; 3) characterize the roles of the S-nitrosylation/denitrosylation of PPARγ in the metabolic inflammation and glucose metabolism; and 4) examine the regulatory mechanism of the polarization of resident macrophages by adipocytes. Overall, these studies should provide new insights into our understanding of the cross-talk between immune and adipose tissues and, hence, elucidation of the pathophysiology of metabolic diseases featured by insulin resistance such as type 2 diabetes and metabolic syndrome.

脂肪组织是调节机体糖脂代谢及胰岛素敏感性的重要器官。免疫系统与脂肪组织，特别是巨噬细胞与脂肪细胞之间的相互作用在糖稳态调节及失衡过程中的机制是亟待阐明的重要问题。基于前期研究和预实验证据，我们提出：巨噬细胞炎性激活导致组织微环境的亚硝基化应激对脂肪细胞代谢性核受体PPARγ的巯基亚硝基化修饰可能是抑制其转录激活功能，进而损伤脂肪组织的内分泌功能、导致糖稳态失衡的关键机制。课题将围绕这一中心假说开展工作： 1）阐明巨噬细胞不同表型激活对脂肪组织功能的影响；2）探讨巨噬细胞促脂肪细胞PPARγ蛋白巯基亚硝基化的分子机制；3）解析PPARγ亚硝基化/去亚硝基化过程对代谢性炎症及机体代谢稳态的作用；4）明确脂肪细胞对局部巨噬细胞表型转化的调节作用及机制。以上研究将阐明免疫炎症细胞-脂肪组织间交互作用调节机体糖稳态的新机制，为阐明以胰岛素抵抗为中心环节的代谢性疾病如糖尿病及代谢综合征的发病机制提出新

脂肪组织是调节机体糖脂代谢及胰岛素敏感性的重要器官。免疫系统与脂肪组织，特别是巨噬细胞与脂肪细胞之间的相互作用在糖稳态调节及失衡过程中的机制是亟待阐明的重要问题。此课题主要从组织间相互作用的角度探讨了代谢性炎症导致胰岛素抵抗的新机制。通过一系列分子、细胞及在体研究验证了我们的假说：巨噬细胞炎性激活导致组织微环境的亚硝基化应激对脂肪细胞代谢性核受体PPARγ的巯基亚硝基化修饰是抑制其转录激活功能，进而损伤脂肪组织的内分泌功能、导致糖稳态失衡的关键机制。利用巨噬细胞与脂肪细胞共培养，我们发现：经细菌内毒素LPS刺激的巨噬细胞显著抑制脂肪细胞中PPARγ的转录激活，该抑制作用依赖于诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的活性。通过生物素转化法及质谱分析我们进一步发现亚硝基化应激可以导致PPARγ发生亚硝基化修饰。且PPARγ第168位半胱氨酸是亚硝基化的主要位点。亚硝基化修饰可抑制PPARγ与其靶基因脂联素（具有改善胰岛素敏感性作用的重要脂肪因子）基因调节区的结合；而以一氧化氮供体（GSNO）长期处理模拟的慢性亚硝基化应激环境可导致脂肪细胞中PPARγ的蛋白水平显著降低。以蛋白酶体抑制剂MG132处理则显著抑制亚硝基化诱导的PPARγ的降解，提示亚硝基化修饰即可抑制PPARγ的转录激活能力又可导致其蛋白稳定性的下降。我们进一步阐明了亚硝基化应激在糖尿病胰岛素抵抗中的作用，我们发现db/db小鼠附睾脂肪组织中巨噬细胞浸润与iNOS高表达，同时PPARγ的蛋白水平显著降低。以上结果阐明了免疫炎症细胞-脂肪组织间交互作用调节机体糖稳态的新机制，为阐明以胰岛素抵抗为中心环节的代谢性疾病如糖尿病及代谢综合征的发病机制提出了新的思路。该研究已被同行引用18次。在本课题支持下，课题组共发表标注本课题资助的论文36篇，其中SCI论文34篇，中文核心期刊2篇。培养了6名博士研究生，3名硕士研究生及2名博士后。组织学术会议10次，促进了国际、国内学术交流。