AMPD 3基因调节脂肪细胞胰岛素抵抗的分子机制研究

Disordered lipid metabolism and insulin resistance, especially in adipocytes, is the most important pathological characteristic of metabolic syndrome. To regulate the lipid metabolism and improve insulin resistance, is an important defense of metabolic syndrome. AMP-activated protein kinase (AMPK) plays an important part in the lipid metabolism in the adipocytes, which has made AMPK a key therapeutic target in diabetes. AMP deaminase (AMPD) determines AMP to IMP and the AMPD3 mainly expresses in adipose cells. So far, how AMPD3 regulates lipid metabolism in adipose cells and the relationship between AMPD3 and insulin resistance remains largely unknown. In this study, we will investigate how AMPD3 gene plays a role in lipid metabolism including phenotype analysis, nucleotide and lipid metabolism, adipocyte differentiation, molecular signal pathway in insulin resistance, AMPK activity and the regulation network by analyzing AMPD3-knockout mice. We hope to go into and provide a new theory or thread for the prevention and treatment of metabolic syndrome by this study.

以脂肪细胞为中心的脂质代谢紊乱和胰岛素抵抗是代谢综合征最重要的病理生理学变化，通过调控脂肪细胞的脂质代谢、改善胰岛素抵抗来防治代谢综合征是有效的手段。AMP代谢是调节细胞糖脂质代谢的重要环节，磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)在糖脂质代谢中发挥着关键作用，已是糖尿病的治疗靶点。AMP脱氨酶（AMPD）是调节AMP分解代谢的关键酶，AMPD3基因主要在脂肪细胞中表达，它如何调节脂肪细胞的脂质代谢及与胰岛素抵抗的关系尚无研究。本研究利用首次被敲除AMPD3基因的小鼠，在发现AMPD3敲除改善高脂肪食诱导的胰岛素抵抗的基础上，通过表型分析、核苷酸和脂质代谢分析、脂肪细胞分化分析、胰岛素抵抗相关信号分析等，在分子、细胞和个体水平，对脂肪细胞中核苷酸代谢和脂质代谢的关系、AMPK激活、各分子信号通路、AMPD3在脂质代谢网络中的作用及和胰岛素抵抗的关系进行深入研究，为防治代谢综合征提供新的理论。

脂肪组织是机体糖脂质代谢调节的的重要器官，也在代谢综合征的病理生理学变化中担当重要角色。本研究利用敲除AMPD3基因的小鼠和细胞，对AMPD3基因在脂肪及相关组织的核苷酸代谢和糖脂质代谢调节的关系进行了较为全面的研究。完成了AMPD3基因敲除小鼠和细胞的糖脂代谢方面的表型及信号途径分析，发现随着AMPD3的表达减少，胰岛素诱导的AKT磷酸化增加，胰岛素的敏感性增强；高脂肪食负荷下，AMPD3基因敲除小鼠的体脂肪率低下，高胰岛素血症改善，胰岛素清除率升高，Adiponectin和Leptin水平升高，胰岛素抵抗改善；AMPD3可协同其他AMPD基因共同调节糖脂代谢，AMPD2,3基因双敲小鼠皮下及内脏脂肪缺如，糖代谢严重紊乱，血糖无法维持，平均寿命仅为2周；AMPD3基因敲除小鼠血浆中腺苷水平升高，白色脂肪组织A1 、A2a 、A3受体的表达升高，说明AMPD3可通过腺苷途径调节糖脂代谢；研究AMPD3的核苷酸代谢产物（尿酸）如何影响单核巨噬细胞中AMPK的变化，发现尿酸增加单核巨噬细胞氧化应激，激活AMPK信号，抑制CD68表达；通过研究AMPD基因敲除带来的AMPK激活及其激活剂二甲双胍对Foxo1的调节影响细胞的增殖、凋亡与糖脂代谢机制和AMPD的敲除带来的AMPK激活及其激活剂二甲双胍调节骨骼肌细胞的胰岛素抵抗及糖代谢变化，展示了AMPD基因在脂肪细胞脂质代谢调节网络中的地位和作用。该研究显示AMPD3基因在脂肪代谢中起重要作用，AMPD3可以调节脂肪细胞核苷代谢，调节机体的胰岛素抵抗。另一方面，由于该研究属于探索性研究，研究过程中遇到的某些问题需要深入探讨、有些结果需要进一步确证。.该项目执行期间培养博士后1名，博士研究生4名，硕士研究生8名；发表SCI论文3篇，正在投稿文章2篇；申请相关课题2项；参加国际会议大会宣读4次；获得市厅级科技奖1项。