脂肪来源的外泌体lncRNA AEIR3调控骨骼肌胰岛素敏感性的作用机制研究

AEIR3 is identified by differential lncRNA expression profile which significantly upregulated in the sera exosomes of high fat diet induced obesity relatived insulin resistance mouse (HFD) and positive with body weight and fasting blood glucose. Previous experiments have revealed that AEIR3 may be adipose-derived exosomes lncRNA and can be taken up by C2C12 cells. Sliencing of AEIR3 in C2C12 cells could significantly improve insulin sensitivity possiblely via competitively binding microRNA-21 to regulate the expression of PDCD4. In this research, we will adopt overexpression and knock down strategies to investigate the function of adipose-derived exosome lncRNA AEIR3 on insulin sensitivity in skeletal muscle. Furthermore, rescue strategy, RIP, RNA pull-down and luciferase reporter gene will be conducted to demonstrated that adipose-derived exosome lncRNA AEIR3 is competitive as ceRNA to adsorbe microRNA-21 and regulate PDCD4 expression. The effect of silencing of AEIR3 on insulin resistance will be evaluated in vivo. This study can provide new theoretical and potential intervention targets for insulin resistance.

AEIR3是我们前期应用芯片筛选正常小鼠与高脂饮食导致胰岛素抵抗小鼠血清外泌体中差异非编码RNA时发现、差异高表达于后者、且表达水平与小鼠体重及空腹血糖显著正相关的lncRNA。前期研究发现：AEIR3可能来源于脂肪细胞外泌体，并可被骨骼肌摄取；AEIR3沉默可改善骨骼肌胰岛素抵抗，其机制可能与竞争性吸附miR-21进而调控PDCD4表达有关。本研究拟采用过表达和沉默策略，从分子特征、细胞功能等方面评估脂肪来源的外泌体lncRNA AEIR3对骨骼肌胰岛素敏感性的影响；通过挽救实验策略，运用RIP、RNA pull-down等分子生物技术，进一步论证AEIR3作为ceRNA，竞争性吸附miR-21、调控PDCD4表达的具体分子机制；并在体评估AEIR3沉默对改善小鼠胰岛素抵抗表型的作用。本研究将揭示AEIR3在骨骼肌胰岛素抵抗中的作用与机制，可为胰岛素抵抗的防治提供潜在靶标。

研究背景：.近年来，肥胖已成为一个严重的全球公共卫生问题。其中，儿童及青少年肥胖发生率增长迅猛，由之产生的儿童期胰岛素抵抗和2型糖尿病发病率逐年升高，且低龄化趋势日益显著，受到儿科学者的普遍关注，因此探讨肥胖致胰岛素敏感性降低或胰岛素抵抗的机制已成为儿科研究领域的重要内容。从骨骼肌角度探索胰岛素抵抗的发生机制，一直是糖尿病防治研究的重点。关于肥胖致骨骼肌胰岛素敏感性降低或胰岛素抵抗的机制十分复杂，研究显示脂源性外泌体lncRNA有可能作为新的脂肪因子在调节代谢过程中发挥重要作用。因此，深入挖掘脂源性外泌体lncRNA调控骨骼肌胰岛素敏感性的作用与机制，有望为胰岛素抵抗及其相关疾病的防治提供新的靶标。. 研究内容：. 前期应用芯片筛选正常小鼠与高脂饮食导致胰岛素抵抗小鼠血清外泌体中差异非编码RNA时发现、差异高表达于后者、且表达水平与小鼠体重及空腹血糖显著正相关的lncRNA AK018453.1。前期研究发现：AK018453.1可能来源于脂肪细胞外泌体，并可被骨骼肌摄取；构建AK018453.1过表达/沉默慢病毒，转染小鼠成肌细胞（C2C12），qPCR验证过表达/沉默效率，诱导分化为成熟肌细胞，棕榈酸诱导为骨骼肌胰岛素抵抗状态。从分子特征、细胞功能等方面评估AK018453.1对C2C12骨骼肌细胞胰岛素敏感性的影响。采用挽救实验策略，论证AK018453.1通过调控miR-21a-5p参与骨骼肌胰岛素抵抗的机制。采用荧光素酶报告基因实验，进一步论证AK018453.1作为ceRNA，竞争性吸附miR-21a-5p、调控PDCD4表达的具体分子机制。. 结果及科学意义：.研究结果表明，脂源性外泌体lncRNA AK018453.1可被骨骼肌细胞摄取，在C2C12细胞中过表达 AK018453.1可下调胰岛素抵抗关键基因表达，抑制葡萄糖摄取；沉默AK018453.1可上调胰岛素抵抗关键基因表达，促进葡萄糖摄取；挽救试验和荧光素结果显示AK018453.1在C2C12细胞中竞争性吸附miR-21a-5p，调控PDCD4的表达从而促进胰岛素抵抗。目前国内外尚未见脂源性外泌体lncRNA AK018453.1的报道，更无AK018453.1参与骨骼肌胰岛素抵抗的报道，该研究结果有助于进一步阐明胰岛素抵抗的分子机制，并为胰岛素抵抗的防治提供新线索和潜在的干预靶标。