双氢杨梅素基于孤儿核受体SHP调节糖脂和胆汁酸代谢改善胰岛素抵抗的机制

Insulin resistance (IR) is closely related to metabolic syndrome. Its characteristics is glycolipids and bile acid metabolism disorder. Orphan nuclear receptors SHP plays an important role in regulating glycolipids and bile acid metabolism and is benefit to improve IR. In our previous study, high glucose and fat diets could induce the over-expression of SHP protein and lead to IR in rats. Transcriptomic anlyses showed that dihydromyricetin (DHM) could significantly downregulate the over-expression of SHP and improve IR. Metabolomic data indicated that DHM played an important role in the regulation of glycolipids and bile acid metabolic disorder caused by HFD. The above results suggest DHM could downregulate the overexpression of SHP caused by HFD and maintain the balance of glucolipid and bile acid metabolism in IR rats. Based on our previous studies, we will use the ob/ob mice and SHP overexpression cells to study the mechanism of DHM on improving IR. We will find the SHP protein complexes and focus on explaining how DHM improves IR via regulating glucolipid and bile acid metabolism. Here, we will have provided scientific basis for DHM on improving IR and the related drug research.

胰岛素抵抗（IR）是2型糖尿病发病的中心环节并与代谢综合征关系密切，其常见特征为糖脂和胆汁酸代谢紊乱。孤儿核受体SHP在调节糖脂和胆汁酸代谢平衡中起着重要作用，维持SHP的稳态能显著改善IR。我们前期研究发现，高糖高脂饮食（HFD）能诱发SHP的显著高表达，并引起大鼠IR；转录组、qPCR及Western blot结果显示，双氢杨梅素（DHM）能显著下调HFD诱发的SHP高表达并改善IR；代谢组结果表明，DHM对HFD引发的糖脂和胆汁酸代谢紊乱有很好的调节作用。以上研究提示，DHM能下调HFD引起的SHP高表达并维持IR大鼠的糖脂和胆汁酸代谢平衡。本项目拟在前期基础上，利用ob/ob小鼠和SHP过表达细胞共同研究DHM基于SHP改善IR的机制，找到SHP的蛋白复合物，重点阐释DHM如何通过SHP的蛋白复合物调节糖脂胆汁酸代谢从而改善IR，为双氢杨梅素改善IR及相关药物的研发提供科学依据。

2型糖尿病在我国乃至全球患病率极高，因需长期用药，对药物的安全性提出了更高要求。双氢杨梅素（DHM）是藤茶叶的最主要成分，含量高达27%，藤茶在民间有数百年的应用历史，其安全、可靠，且具有多种药理活性。虽有少量DHM降血糖的研究，但作用机理并不明朗。孤儿核受体SHP在调节糖脂胆汁酸代谢平衡中起着重要作用，维持SHP的稳态能显著改善胰岛素抵抗（IR）。我们前期发现，DHM能显著下调高脂饮食诱发的SHP高表达并对其引发的糖脂和胆汁酸代谢紊乱有很好的调节作用。因此本项目，首先，在细胞水平上研究SHP在胰岛素刺激的细胞糖吸收中的作用。并发现，过表达SHP后，在胰岛素刺激下细胞糖吸收显著下降，而敲低SHP后，细胞糖吸收显著增加，表明SHP在胰岛素刺激的糖吸收中起着至关重要的作用。DHM的增加细胞糖吸收的作用，也在过表达SHP的细胞上消失，表明DHM改善IR、降血糖作用与SHP密切相关。用DHM处理ob/ob小鼠12周后发现，ob/ob小鼠的血脂和胰岛素水平明显降低，肝脏和肌肉的脂质沉积情况也得到改善。DHM干预脂质代谢，其中游离脂肪酸类、鞘脂类和磷脂类的总含量都有不同程度的降低。另外，DHM可显著降低肝脏中部分初级胆汁酸的含量，尤其能降低肝脏中次级胆汁酸的堆积，说明DHM影响了与SHP关系密切的胆汁酸代谢。免疫共沉淀结合质谱鉴定到与SHP相互作用的蛋白共113个，其中与糖脂代谢关系密切的蛋白有果糖二磷酸醛缩酶（Aldob）和酪氨酸3-加单氧酶激活蛋白（14-3-3），Aldob可与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6Pase直接相互作用，来抑制G6Pase的活性，进而影响肝脏糖异生。14-3-3能与IRS1蛋白相互作用，而IRS1作为胰岛素受体底物，在胰岛素信号传导中起着非常重要的作用，影响靶器官胰岛素的敏感性。至此，我们发现，DHM通过SHP影响与之相互作用的Aldob和14-3-3蛋白，从而影响糖异生的关键蛋白G6Pase和胰岛素信号通路的关键蛋白IRS1，进而干预肝脏糖异生和胰岛素信号通路，最终起到改善胰岛素抵抗，降血糖的作用。本研究为SHP作为2型糖尿病治疗靶标和DHM在降血糖方面的应用奠定了基础，也为藤茶的开发提供了依据。