Apelin对鲤肠肝轴糖代谢的调控机制研究

The liver of cyprinid fishes is shapeless and it is diffusely distributed throughout the mesentery. Liver and intestine are structurally and functionally correlated, interacting with each other, which is defined as gut-liver axis. According to the previous study of other species, the gut-liver axis may also play an essential role in the glycometabolism regulation of fish. Therefore, based on our previous research, this study will be conducted from the perspective of Apelin peptide which is a kind of adipocytokines, taking common carp as research object, integrating experimental techniques of nutriology, immunology, cell biology and molecular biology, aiming at the following studies: 1, the expression pattern of Apelin. 2, the regulation of Apelin on intestinal glucose absorption and transportation, and its signaling pathways. 3, the regulation of Apelin on hepatic glucose metabolism and its signaling pathways. 4, the regulation mechanism of Apelin on blood glucose homeostasis. 5, the role of Apelin in gut-liver interaction. This study will be expected to make explanation of regulation mechanism of Apelin on glycometabolism in gut-liver axis, revealing the molecular mechanism of glycometabolism of common carp from the perspective of gut-liver interaction, furthering the research and development of Fish Systems Nutriology.

鲤科鱼类的肝脏没有特定的形状，弥散分布于肠系膜上。在结构和功能上，肠道与肝脏表现为“肠肝相依”，两者之间存在相互调节的作用机制，这种相互作用被称为肠肝轴。同类研究提示，肠肝轴在鱼类的糖代谢调控机制中可能发挥着特殊的作用。本项目拟以小肽类脂肪细胞因子Apelin为切入点，在前期研究工作的基础上，以鲤为研究对象，综合采用营养学、免疫学、细胞生物学、分子生物学等实验技术，研究：①鲤Apelin的表达特性；②Apelin对肠道葡萄糖吸收转运的调控及信号通路；③Apelin对肝脏葡萄糖代谢的调控及信号通路；④Apelin调控血糖稳态的机制；⑤ Apelin在肠肝互作中的角色。研究成果可初步阐明Apelin基于肠肝轴调控糖代谢的机制，从肠肝互作的角度揭示鱼类糖代谢的分子机理，促进鱼类系统营养学的研究与发展。

鱼类糖代谢调控机制的研究主要集中在内分泌激素（胰岛素）和代谢酶（糖酵解酶、糖异生酶）的调节，且大多关注单个组织或器官，而忽略了它们之间的内在联系。肠道和肝脏是动物体内参与营养物质吸收和代谢的重要器官，它们在结构和功能上存在密切联系。作为一种新型细胞因子，apelin在哺乳动物糖代谢和能量平衡中的作用已经得到证实。本项目以apelin为切入点，研究apelin基于肠肝轴调控糖代谢的机制。本研究取得的主要成果：（1）首次克隆得到鲤apelin及其受体apja、apjb的开放阅读框序列，并对其所编码的氨基酸序列进行了序列分析，为下一步分子层面的研究奠定序列基础；（2）组织分布研究证实apelin及其受体在能量代谢关键组织器官具有高表达，推测与其能量的密切相关性；（3）通过研究apelin及其受体昼夜表达节律以及对饥饿与再投喂的响应，证明apelin及其受体能够敏锐感知机体能量变化，而感知能量变化是机体作出能量代谢调节的重要条件；（4）腹腔注射和肝细胞孵育实验结果显示，葡萄糖、胰岛素和胰高血糖素均影响apelin mRNA的表达水平，说明apelin受到机体能量变化和糖代谢关键激素的调节。（5）结合在体和离体实验，证实Pyr-apelin-13能够通过调节糖代谢关键酶和胰腺激素的分泌来促进葡萄糖在机体的吸收、转运和利用，从而提高鲤对糖的利用能力。而这一过程涉及AMPKα和PI3K/Akt信号通路的参与。（6）荧光示踪技术和免疫荧光切片研究apelin在鲤肠肝轴中的传递和在肠肝互作中的作用。本研究有助于丰富水产动物营养学理论，为鱼类碳水化合物的代谢调控、促进糖类在水产动物饲料中的科学利用提供参考。