奥氮平通过脂肪细胞外泌体miR-200c诱发胰岛素抵抗的分子机制

Olanzapine has been widely used for the treatment of schizophrenia, bipolar disorder and other mental disorders. However, long-term use of olanzapine can lead to insulin resistance in patients, and the mechanism is still unclear. Studies have shown that adipose tissue can secrete exosomes containing microRNAs into circulation, causing insulin resistance in peripheral tissues. We previously found that olanzapine significantly increased the expression of microRNA-200c in adipose tissue by next-generation sequencing of microRNAs. The expression of microRNA-200c in the blood circulation was also increased. Moreover, insulin signaling pathway was inhibited. Therefore, we speculated that olanzapine up-regulated the expression of microRNA-200c in adipose tissue, and the increased microRNA-200c was secreted into circulation through exosomes, causing insulin resistance in other peripheral tissues. In this study, we will apply in vivo and in vitro experimental models of SD rats, 3T3-L1 cells, L6 rat myoblasts and primary rat hepatocytes to clarify the key role of microRNA-200c in olanzapine-induced insulin resistance, and elucidate the molecular mechanism of exsomal microRNA-200c in olanzapine induced insulin resistance. The results of this study will reveal the molecular mechanism of olanzapine-induced insulin resistance from the new perspective of exosomal microRNAs, and provide new ideas for the prevention and treatment of metabolic side effects of olanzapine.

奥氮平是治疗精神分裂症、双相障碍等精神疾病的一线药物，但长期使用可导致胰岛素抵抗，其机制迄今未明。研究表明，脂肪组织可分泌包含miRNA的外泌体到循环系统中，引起胰岛素抵抗。我们前期通过miRNA高通量测序发现奥氮平使脂肪组织miR-200c的表达显著增加，而miR-200c的靶基因IRS1参与胰岛素信号通路的调节，进一步发现血液中miR-200c含量增加，我们推测：奥氮平上调脂肪组织miR-200c的表达，升高的miR-200c以外泌体形式分泌至循环系统引起胰岛素抵抗。本项目将利用SD大鼠、3T3-L1细胞、L6大鼠成肌细胞等体内外实验模型，明确miR-200c在奥氮平诱发的胰岛素抵抗中的关键作用，阐明miR-200c通过外泌体途径分泌至循环系统并引起胰岛素抵抗的作用机制。本研究结果将从外泌体miRNA这个新视点揭示奥氮平诱发胰岛素抵抗的分子机制，为奥氮平代谢副作用的防治提供新思路。

奥氮平是临床抗精神分裂症、双相障碍的一线治疗药物，但长期服用奥氮平会导致患者发生胰岛素抵抗，阐明其机制对于减少奥氮平不良反应和改善患者治疗结局具有重要价值。研究表明，脂肪组织可分泌包含miRNA的外泌体到循环系统中，引起胰岛素抵抗。我们通过对奥氮平诱导胰岛素抵抗患者血浆中的外泌体进行了分离和表征，研究了奥氮平诱导胰岛素抵抗患者血浆外泌体对大鼠和脂肪细胞糖代谢和相关通路的作用，并探究了外泌体miRNA在这一过程中发挥的作用和可能机制。研究结果表明，奥氮平诱导胰岛素抵抗患者血浆外泌体可升高大鼠的体重、血糖、胰岛素以及HOMA-IR，降低大鼠的葡萄糖调节能力和胰岛素敏感性，并使大鼠皮下白色脂肪组织中脂肪细胞体积增大，PI3K、AKT表达显著下降，细胞质膜上GLUT4水平显著降低，导致葡萄糖不能被正常转运至细胞内，最终诱发胰岛素抵抗。在细胞水平，我们发现，奥氮平诱导胰岛素抵抗患者的血浆外泌体可降低3T3-L1脂肪细胞胰岛素敏感性，抑制细胞葡萄糖摄取能力，并使3T3-L1脂肪细胞中磷酸化的PI3K、AKT表达下降，细胞质膜上GLUT4显著降低。通过对奥氮平诱导胰岛素抵抗患者和未抵抗患者血浆外泌体中差异miRNA的筛选，我们发现miR-486-5p显著升高，这在奥氮平诱导胰岛素抵抗大鼠模型中得到了进一步验证。进一步研究表明，降低miR-486-5p的表达可以改善由奥氮平引起的细胞葡萄糖摄取下降的情况，p-PI3K、p-AKT与GLUT4的表达显著回升，表明奥氮平可能通过影响外泌体中miR-486-5p的表达，抑制PI3K/AKT-GLUT4信号通路，损害细胞胰岛素敏感性，最终导致胰岛素抵抗发生。本课题丰富了奥氮平诱导胰岛素抵抗的理论研究，可以为防治奥氮平诱导胰岛素抵抗提供新的思路和启示。