GHS-R在高果糖玉米糖浆诱导的胰岛素抵抗中的作用及其机制研究

It is well established that ghrelin and its receptor GHS-R are associated with energy homeostasis and insulin resistance. Recently studies find that ghrelin-GHS-R signaling pathway may play an important role in inflammatory response. The preliminary studies find that high fructose corn syrup (HFCS) feeding in mice induced more severe weight gain and insulin resistance compared to regular-diet mice. However，it is unknown whether GHS-R is mediated through inflammatory response to regulate insulin resistance under HFCS conditions. This proposal will employ in vivo experments to investigate the metabolic consequences and insulin sensitivity of wild-type and Ghsr-/- mice fed regular diet plus tap water or regular diet supplemented with 8% HFCS in drinking water (to mimic soft drinks) for 20 weeks. For in vitro study, we will knock down the expression of GHS-R mRNA in 3T3-L1 adipocytes and RAW264.7 macrophages by RNAi. The expression of related inflammatory factors, MAPK signaling, and NF-κB signaling will be detected to elucidate the molecular mechanism of GHS-R in inflammation and IR induced by HFCS. The present study will highlight a previously unappreciated role of GHS-R in regulation of inflammation and IR.

Ghrelin及其受体GHS-R与能量平衡和胰岛素抵抗（IR）密切相关，新近研究发现ghrelin-GHS-R信号通路在炎症反应中发挥重要作用。本课题组前期研究发现，高果糖玉米糖浆（HFCS）能增加体重，降低胰岛素敏感性，诱导IR的发生。为了解GHS-R介导的炎症反应在HFCS诱导的IR中的作用，本课题拟通过体内实验，建立HFCS长期喂养动物模型，利用扩展葡萄糖钳夹技术比较GHS-R基因敲除和野生型小鼠胰岛素敏感性的变化，观察GHS-R对脂肪组织炎症反应的作用及其分子机制；体外实验中，采用RNA干扰技术抑制脂肪细胞和巨噬细胞GHS-R表达，在高HFCS和正常环境下，阐释GHS-R调控炎症反应的机制及相关信号通路。本课题的实施对于从炎症反应的角度，全面解读GHS-R对IR的作用及其分子机制具有极为重要的意义。

高果糖玉米糖浆（HFCS）是全世界食品工业中最常用的甜味剂。 目前关于HFCS与肥胖和胰岛素抵抗（IR）的关系尚不明确，HFCS应用的安全性仍然存在争议。为此，本项目以ghrelin受体GHS-R与HFCS诱导的IR之间的关系为切入点，以GHS-R基因敲除小鼠（Ghsr-/-）及体外培养的巨噬细胞为模型，明确HFCS对小鼠胰岛素敏感性和脂肪组织炎症反应的影响，深入探讨GHS-R在IR发生发展中的作用及其调控炎症反应的分子机制。Ghsr-/-小鼠随机分为2组：（a）常规饮食+饮水（RD组）；（b）常规饮食+8%果葡糖浆饮水（HFCS组），总饲养时间为20周。通过MRI扫描及大体解剖分析小鼠身体成分，评价小鼠胰岛素敏感性及炎症反应水平，明确GHS-R对HFCS诱导的IR的作用。脂肪组织巨噬细胞（ATMs）是肥胖和IR的主要致病因素之一。为此，本项目进一步评估了HFCS对ATMs的影响。结果显示，HFCS饲养的小鼠脂肪组织炎症反应和胰岛素抵抗程度更重，肝脏脂肪浸润增加，而此作用与热量摄入量或体脂肪含量无关。另一方面，与RD组相比，HFCS组小鼠脂肪细胞因子水平显著升高，腹内脂肪组织促炎型ATMs（F4/80 + CD11c +）和抗炎型ATMs（F4/80 +CD11c-）数目显著增加。此外，敲除ghrelin受体GHS-R基因可改善HFCS诱导的脂肪组织炎症和胰岛素抵抗。 HFCS组GHS-R基因敲除小鼠腹内脂肪组织促炎型ATMs数目降低，脂肪组织炎症和肝脏脂肪变性程度减轻。体外研究结果显示，HFCS刺激后RAW264.7巨噬细胞上清液中各炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1等）表达水平显著高于对照组，提示HFCS培养诱导了巨噬细胞炎症反应的产生；以RNA干扰技术抑制GHS-R表达，炎症因子水平均较对照组降低，而上述效应由MAPK和NF-κB途径介导。综上，本研究结果表明HFCS加重代谢紊乱，GHS-R基因敲除减轻HFCS对脂肪组织炎症和胰岛素抵抗的影响，因此GHS-R拮抗剂可能成为胰岛素抵抗治疗新方法。