醛糖还原酶对代谢性核受体PPARalpha的调控的机制

PPARα是与糖、脂和能量代谢密切相关的一组代谢性核受体的一个重要成员。它在糖、脂代谢、胰岛素分泌及其信号转导、氧化应激、炎症、细胞生长与分化等重要生命过程中起关键作用。PPARα作为转录因子，严格控制着一大组参与糖、脂氧化还原酶靶基因的表达。PPARα的异常调控与包括心血管病变, 胰岛素抵抗, 脂代谢紊乱等重大代谢相关疾病的发生与发展密切相关。我们最近的研究发现, 醛糖还原酶 (AR) 通过尚不十分清楚的机制,调控ERK-MAPK信号转导，影响PPARα的磷酸化和活性, 进而影响脂代谢和细胞内环境稳定。AR 在糖尿病及糖尿病并发症中扮演着非常重要的角色, 多年来也一直是相关疾病药物开发的最重要的药靶。在本申请中, 我们将对AR调控PPARα和脂代谢的机制进行更深入的研究。这些研究将进一步揭示代谢异常发生的分子机制和相关疾病发病机理, 同时将有助于新型药物的开发与有效新治疗方法的发现。

多元醇途径 (the polyol pathway)是糖酵解-三羧酸循环 (Glycolytic pathway and Tricarboxylic acid cycle) 和戊糖磷酸途径 (Pentose phosphate pathway)之外葡萄糖代谢的另一个重要的支路，在多种糖尿病并发症的发生发展中发挥着重要作用。醛糖还原酶(aldose reductase, EC1.1.1.21, AR, AKR1B1)是该途径的第一个和限速酶，它以NADPH 为辅酶, 将葡萄糖还原为山梨醇。我们的前期研究显示，AR和多元醇糖代谢支路的过度激活将影响肝细胞中的PPARalpha的磷酸化和活性，进而影响细胞糖脂代谢稳态平衡。为进一步了解AR对整体能量代谢稳态的调控，特别是PPARalpha磷酸化和活性的调控，我们在此项研究中开展了一系列的体内体外实验，比较系统地研究了AR的活性改变对细胞糖脂代谢最重要的信号通路的影响。在体外试验中，我们利用细胞转染在肝细胞中过表达AR，利用AR抑制剂zopolrestat处理或慢病毒携带的AR-shRNA来抑制或敲降AR。在体内试验中，我们分别将AR缺失突变（knockout）引入db/db或Agouti黄色肥胖小鼠中；另一方面，我们还制备了AR的肝脏专一性过表达转基因小鼠。利用这些体外体内模型， 我们研究了AR的活性改变对肝细胞或组织中IRS-1， Stat3， Sirt-1，LKB1， AMPKalpha，SREBP， ACC， FASN等等细胞代谢重要调控蛋白的表达或活性的影响。我们发现，AR的活性改变可以引起多个代谢信号转导通路的活性改变，其中包括胰岛素信号通路和LKB1-AMPK信号通路等。这些信号通路的异常有可能可以解释AR引起的PPARalpha磷酸化和活性改变以及一系列的代谢性后果。这些发现已在两个专业会议上以poster的形式报道，相关论文也在整理写作中。同时，在本项基金支持下的一些其它相关项目也取得了一些重要突破，已发表的重要SCI论文包括一篇Hepatology文章 （IF10.885）， 一篇Gut文章 （IF10.614）和一篇NAR文章（IF IF7.836）。