不同部位脂肪组织对肝细胞葡萄糖代谢及胰岛素信号传导的影响及机制研究

Obesity is closely related with diabetes. Adipokines secreted from adipose tissue play crucial role in insulin resistance (IR). Our previous researches found different regional adipose tissue is associated with different levels of IR, oxidative stress and adipokines, therefore we speculate that different regional adipose tissue has different effects on IR and glucose metabolism in hepatocyte. However, as an entire tissue including vascular and interstitial cells, the role of different regional adipose tissue on the glucose metabolism and insulin signaling in hepatocyte has not yet been elucidated. This study we plan to use human visceral adipose tissue(VAT）and subcutaneous adipose tissue (SAT）to co-culture with human HepG2 cell, glucose metabolic process including glucose uptaking, glycogen synthesis, gluconeogenesis and key molecular phosphorylation of insulin signal transduction, IRS2-PI3K-Akt will be measured in liver cell after co-culture. Furthermore, neutralize antibodies of various adipokines will be added into the co-culture to repeat the abovementioned process. By comparing the IRS2-PI3K-Akt phosphorylation, glucose uptaking, glycogen synthesis and gluconeogenesis levels after co-culture between VAT and SAT, the mechanisms involved in the adiposity-related IR in liver cell will be explored. The results may lay a theoretical foundation for the elucidation of the role of regional adipose tissue of obese patients in the pathogenesis of type 2 diabetes.

肥胖症与糖尿病关系密切，脂肪组织分泌脂肪因子是引起肝脏胰岛素抵抗（IR）的重要原因，但目前关于不同部位脂肪组织，主要为内脏脂肪组织（VAT）和皮下脂肪组织（SAT）作为包含血管、间质细胞的整体对肝细胞IR及葡萄糖代谢的关键环节是否有不同影响知之甚少。我们前期研究及预实验结果显示VAT和SAT与IR、氧化应激、脂肪因子等的关系不尽相同，其作用机制有待进一步探讨。本研究拟使用人体不同部位的脂肪组织（而不是单一脂肪细胞）制备条件培养基（VAT-CM和SAT-CM），测定脂肪因子水平，使用人肝HepG2细胞分别与VAT-CM和SAT-CM共培养，测定肝细胞葡萄糖摄取、糖原合成、糖异生水平，以及胰岛素信号传导重要分子磷酸化程度，并使用多种脂肪因子中和抗体行拮抗实验，以分析VAT和SAT作为整体对肝细胞胰岛素糖调节作用的影响及机制，为阐明肥胖患者不同部位脂肪组织在2型糖尿病发病中的作用奠定基础。

肥胖症患病率的不断攀升，是2型糖尿病不断增多的重要原因。肥胖症是脂肪组织过度蓄积的结果，脂肪组织根据部位的不同，可以分为内脏脂肪（VAT）和皮下脂肪（SAT），本项目的前期临床阶段研究表明：男女性别之间存在脂肪分布的显著差异，而较之于SAT，VAT与胰岛素抵抗、氧化应激、炎症因子及其他代谢心血管危险因素的关联性更强，这可能是男性比女性更易患代谢性疾病的原因之一；在2型糖尿病患者，VAT较SAT，与血糖波动性关联密切；在不同糖耐量人群，VAT较SAT，与低维生素D水平密切相关；这些结果都提示：不同部位的脂肪组织所带来的代谢后果存在明显差异。为探索VAT与SAT引起代谢差异的机制，运用脂肪因子芯片技术测定VAT和SAT分泌的脂肪因子，发现IL-8、MCP-1、VEGF、sTNF RII、sTNF RI、Adipsin、IGFBP-1 脂肪因子在VAT中高表达，而在SAT 中低表达，其中以IL-8差异最为显著。把VAT与 SAT与人肝细胞共培养，发现较SAT，VAT更明显地改变胰岛素信号传导的关键分子，即IRS2、PI3K-p85、p-Akt2（S473）蛋白表达降低,p-IRS2(S731)蛋白表达升高，肝细胞葡萄糖摄取和糖原合成在VAT和SAT共培养后也受到抑制。这些变化在VAT组更明显。通过沉默或过表达肝细胞IL-8受体CXCR2，发现对共培养后肝细胞胰岛素信号传导和葡萄糖代谢的抑制作用显著改善或恶化，变化在VAT组更明显。结果提示： VAT和SAT均可抑制肝细胞胰岛素信号传导和葡萄糖代谢，以VAT作用更强；而沉默或过表达IL-8受体CXCR2之后，这种抑制效应可以得到缓解或加重。结合临床研究结果，体脂肪分布的差异是导致2型糖尿病等代谢性疾病发病差异的重要原因，IL-8—CXCR2在介导不同部位体脂肪对肝细胞胰岛素信号及葡萄糖代谢的影响中发挥重要作用。