迷走神经信号在花生四烯酸表氧化酶-EETs调控肥胖型糖尿病胰腺功能中的作用及机制研究

Hepatic insulin resistance is an important pathophysiological characteristics of obesity and diabetes, studies have shown that the autonomic nervous system and nerve signaling pathway involved in insulin resistance and obesity. Cytochrome P450 (CYP450) epoxygenases which is highly expressed in the cardiovascular system and hepacytes metabolize arachidonic acid to rich EETs. Our previous studies found that CYP-EETs overexpression in diabetic animals models significantly reduced blood glucose and weight, improved hepatic insulin resistance and inflammation, inhibited islet injury, and decreased the insulin secretion after vagotomy in CYP gene knock-out diabetic mice, Suggesting that vagus nerve signals may be involved in the role of epoxidase-EETs in regulating the pancreas function. we proposed the hypothesis：In obese diabetics, CYP-EETs can regulate pancreatic function and improve insulin resistance by stimulating vagus nerve signals. To validate our hypothesis, our project adopted different vagotomy in mouse model of obesity-type 2 diabetes with selective hepatic CYP44 gene knockout and overexpression, to clarify the role of CYP-EETs on pancreatic function and insulin resistance in obese diabetes through nervous system. To investigate the neural signals mechanism of EETs implicated in pancreatic function and obese and diabetes. This study would provide a new prospective for obese and type 2 daibetes and itheir complication prevention and treatment from neuronal pathway.

肥胖和糖尿病的一个重要病理生理特点是肝脏胰岛素抵抗，研究表明神经系统及神经信号通路参与其代谢调节。花生四烯酸P450表氧化酶在心血管系统和肝脏中高表达，代谢花生四烯酸产生丰富的代谢物-EETs。我们前期研究发现表氧化酶-EETs能显著改善糖尿病动物模型的肝脏胰岛素抵抗和炎症，减轻体重和胰岛细胞损伤，迷走神经切断术使CYP基因敲除的糖尿病小鼠胰岛素分泌进一步下降，提示迷走神经信号可能介导表氧化酶-EETs调控胰腺的作用，我们据此假设：在肥胖型糖尿病中，表氧化酶-EETs通过刺激迷走神经调控胰腺功能，改善胰岛素抵抗。为了验证此假设，本项目利用CYP44选择性基因敲除和高表达鼠建立肥胖型糖尿病模型，通过迷走神经切断术，明确表氧化酶-EETs经过神经信号实现其在糖尿病和肥胖发生发展中对胰岛素抵抗和胰腺的作用；探讨EETs调控胰岛功能背后的神经信号通路，为肥胖和糖尿病及其并发症的防治提供新的思路。

研究表明神经系统及神经信号通路参与了糖尿病及胰岛素抵抗等的代谢调节。花生四烯酸P450表氧化酶在心血管系统和肝脏中高表达，代谢花生四烯酸产生丰富的代谢物-EETs。我们前期研究发现表氧化酶-EETs能显著改善糖尿病动物模型的肝脏胰岛素抵抗和炎症，减轻体重和胰岛细胞损伤，迷走神经切断术使CYP基因敲除的糖尿病小鼠胰岛素分泌进一步下降，提示迷走神经信号可能介导表氧化酶-EETs调控胰腺的作用，我们提出假设：在肥胖型糖尿病中，表氧化酶-EETs通过刺激迷走神经调控胰腺功能，改善胰岛素抵抗。本项目首先研究CYP2J2基因导入对2型糖尿病db/db小鼠胰岛素抵抗的作用，发现肝脏过表达CYP2J2-EETs 系统通过改善肝脏胰岛素抵抗，抑制炎症因子表达释放和炎症信号通路的激活，最终延缓2型糖尿病的进展，起到治疗2型糖尿病的作用。迷走神经肝总支切除术后， db-2J2组HV术后空腹血糖值有升高趋势，提示迷走神经可能介导了CYP2J2改善糖尿病小鼠胰岛素抵抗的作用。同时我们制备了脂肪肝模型小鼠NAFLD，发现CYP2J2基因导入后肝特异性CYP2J2的过表达减轻了HFD小鼠的代谢功能障碍，而HV则部分消除了CYP2J2的过表达的保护作用。特异性CYP2J2的过表达有抗高脂饮食诱导的脂肪变性作用，而肝迷走神经部分参与了这一过程, HV部分逆转CYP2J2过表达对HFD小鼠肝脂质代谢的改善。迷走神经参与了CYP2J2过表达降低HFD小鼠肝脏炎症和抑制氧化应激的过程。同时发现，肝特异性CYP2C44的过表达减轻了HFD小鼠的代谢功能障碍，而HV则部分消除了CYP2J2的过表达的保护作用，特异性CYP2C44的过表达有抗高脂饮食诱导的脂肪变性作用，而肝迷走神经部分参与了这一过程。迷走神经参与了CYP2J2过表达降低HFD小鼠肝脏炎症的过程。最后，我们利用肝脏 CYP2C44-/-小鼠建立糖尿病模型，对其进行肝脏迷走神经阻断术，发现肝脏 CYP2C44-/-的糖尿病小鼠血糖水平进一步降低，胰腺破坏加重，而CYP2C44再次转入后可以降低CYP2C-/-糖尿病组的血糖水平及恢复胰腺胰岛素分泌水平，提示CYP-EETs可能通过介导肝脏-大脑-胰岛的神经信号而改善胰岛素抵抗和糖尿病进展。本研究从炎症和神经信号途径出发为2型糖尿病及其并发症的防治提供了新的思路。