广西巴马小型猪2型糖尿病易感性相关LncRNA的筛选及机制研究

In recent years, the incidence of diabetes in the world is rising continuously. Insulin resistance (IR) is an important pathogenesis of type 2 diabetes mellitus (T2DM). The molecular mechanism of insulin resistance is not clear. Long non-coding RNA (lncRNA), as an important regulator, plays an important role in the pathogenesis of diabetes. Our previous study found 3 lncRNAs associated with T2DM in the mini-pig models. This study intends to construct Guangxi Bama-min pig T2DM models, obtain the susceptible and non-susceptible individuals. Searching susceptibility-related candidate lncRNAs through the liver transcriptome analysis, and validating the interactions with its target genes in mRNA, protein and cell levels, and confirming the lncRNA which effecting of IR function. Then we will build lncRNA-knockout transgenic T2DM pig models using CRISPR/Cas9 system, the function of the lncRNA will be further verified in the model, and the mechanism of its influence on T2DM susceptibility will be determined. These results will provide a new theoretical basis for the study of the molecular mechanism and treatment of human diabetes.

近年来，全球糖尿病的发病率持续升高。胰岛素抵抗（IR）是2型糖尿病（T2DM）的重要发病机制，其产生的分子机理尚不明确。长链非编码RNA（lncRNA）作为重要的调控分子，在糖尿病的发病过程中具有不可忽视的作用。我们前期在小型猪模型中初步发现了3个可能与T2DM发病相关的lncRNA。本研究拟构建广西巴马小型猪T2DM模型获得易感与非易感个体，通过肝脏转录组分析筛选易感性相关的候选lncRNA，并在mRNA、蛋白和细胞水平验证lncRNA与其靶基因的相互作用关系，确定影响IR功能的lncRNA。利用CRISPR/Cas9系统构建lncRNA敲除转基因猪T2DM模型，并在模型中进一步验证lncRNA的功能，确定其影响T2DM易感性的作用机制。这将为研究人类糖尿病发生的分子机理及治疗方法提供新的理论依据。

胰岛素抵抗（IR）是由于胰岛素受体缺陷导致生理浓度的胰岛素不能将血糖维持在正常水平的现象，是2型糖尿病（T2DM）的前期阶段。当胰岛素抵抗出现后，一旦胰岛β细胞被破坏，糖耐量将迅速恶化，这将导致病人的胰岛素抵抗进一步发展为T2DM。此外，IR也与肥胖、原发性高血压、冠心病等疾病密切相关。本项目通过高脂高糖饮食诱导法建立广西巴马小型猪IR模型，并将其分为广西巴马小型猪胰岛素抵抗易感组（SUS_HH）、非易感组（UNSUS_HH）、益生元非易感组（UNSUS_HP）以及对照组（Ctrl）4组。通过全转录组测序、基于UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS的非靶标代谢组学检测和16S rRNA基因测序，对4组试验猪进行IR易感性相关差异标志物的筛选。结果显示：（1）全转录组测序分析发现，LncRNA GPD2、GPD2以及miRNA-0028-5p三者之间形成了LncRNA-mRNA-miRNA调控网络，即miRNA-0028-5p通过上调LncRNA GPD2，进而上调GPD2在SUS_HH组背最长肌中的表达，从而影响IR的发生发展。（2）非靶标代谢组学分析发现，4个分组的试验猪在血清、背最长肌、回肠内容物以及结肠内容物组织中均存在显著差异代谢物。其中，血清的代表性差异代谢物为10-羟基癸酸、去铁胺和L-精氨酸；背最长肌的代表性差异代谢物为亚油酸、山柰酚、肌肽和肌酸；回肠内容物的代表性差异代谢物为结合型胆汁酸；结肠内容物的代表性差异代谢物为丙酸屈他雄酮 、胆红素和熊果酸。（3）16S rRNA基因测序鉴定出4组试验猪的回肠内容物以及结肠内容物的微生物群落物种多样性差异，并得到了4组试验猪的回肠内容物以及结肠内容物在门水平和属水平的优势菌及差异菌。综上，本研究成功筛选出广西巴马小型猪IR易感性相关LncRNA、代谢物及肠道菌群，为进一步筛选有关IR防治、早期诊断和治疗的分子标志物和药物靶点提供理论依据。