脂肪细胞膜相关蛋白(APMAP)在脂肪细胞炎症和胰岛素抵抗中的作用及其机制研究

Insulin resistance is one of the pathophysiological mechanisms of type 2 diabetes mellitus. We found the insulin resistance was related to the decreased of APMAP in adipocytes in gestational diabetes mellitus. Furthermore, after inhibited the expression of APMAP in 3T3-L1 adipocyte, we found the activation of NFκB signaling pathway and the impaired insulin signaling pathway. But the definite mechanisms remained unknown. Recently, researchers found that APMAP may participate in regulation of endoplasmic reticulum stress (ERs). Therefore, we hypothesized that APMAP mediated adipocytes inflammation and insulin resistance through ERs. We plan to overexpress or knowndown the APMAP in adipocytes and rats, in order to detect the endoplasmic reticulum stress response and to explore the correlation with inflammation and insulin resistance. In addition, the role of IRE1α-TRAF2 signaling pathway in APMAP mediated inflammation and insulin resistance was further investigated by RNA interference and signaling pathway inhibitor. This study will provide novel target for the pathogenesis and therapy of insulin resistance.

胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要病理生理特征之一。我们前期工作发现妊娠期糖尿病患者胰岛素抵抗与网膜脂肪组织中脂肪细胞膜相关蛋白（APMAP）表达下调相关。体外试验发现在3T3-L1脂肪细胞中抑制APMAP表达可激活NFκB信号通路并损伤胰岛素信号通路，但其机制不明。近来报道发现APMAP可能参与调控内质网应激。由此推测APMAP通过引起内质网应激导致脂肪细胞炎症和胰岛素抵抗。为证实该假说，本课题拟在体内和体外通过基因转染及RNA干扰等方法改变脂肪细胞APMAP的表达量，证实APMAP调节脂肪内质网应激的作用以及和炎症、胰岛素抵抗的相关性。然后通过干预内质网应激的IRE1α-TRAF2通路探讨APMAP调节内质网应激导致脂肪炎症和胰岛素抵抗的可能机制。本课题将为胰岛素抵抗的机制和干预研究提供新的重要靶点。

本课题组在人群研究中发现与NGT相比，APMAP在新诊断T2DM外周血中表达显著下降，炎症因子IL-6、TNF-α和MCP-1的表达上调。APMAP与新诊断T2DM患者糖负荷后1小时与2小时血糖水平，以及炎症因子IL-6和MCP-1呈显著负相关，与NGT相比，APMAP在T2DM内脏网膜脂肪组织显著下降，炎症因子IL-6、TNF-α和MCP-1表达显著增强。在GDM患者外周血研究中我们也发现了APMAP较NGT患者表达下降，炎症因子表达上调，且37.2%的GDM患者产后糖代谢未恢复正常。在体外试验中，我们构建APMAP下调3T3-L1前细胞稳转株和APMAP过表达3T3-L1前细胞稳转株，利用蛋白质组学技术检测野生型3T3-L1前脂肪细胞、APMAP下调3T3-L1前脂肪细胞及APMAP过表达3T3-L1前脂肪细胞中的差异蛋白，共出鉴定蛋白5888个，差异表达蛋白594个，从中筛选出差异显著的蛋白：TNC、MAP4K4等，推测并TNC和MAP4K4为APMAP的下游蛋白，参与脂肪组织炎症反应。最后我们建立高脂胰岛素抵抗大鼠模型，取正常喂养组和高脂喂养组大鼠肠系膜脂肪组织，验证APMAP、TNC和MAP4K5在高脂胰岛素抵抗大鼠模型脂肪组织中的表达水平。结果显示，与对照组相比，高脂喂养组APMAP表达下调、TNC表达上调、MAP4K5表达下调，JNK通路激活，炎症因子表达升高，因此我们推论APMAP下调通过上调TNC促进脂肪细胞炎症反应的发生，同时MAPK信号通路在上述机制中起到协同。此外我们还探索了电针对2型糖尿病小鼠血浆外泌体circRNA表达和信号通路的影响。利用小鼠糖尿病模型，电针干预。发现与模型组比较,电针组治疗后小鼠空腹血糖显著降低，RNA-seq结果显示,造模后经电针治疗,共有165个circRNA的表达发生明显变化,其中144个基因下调,21个基因上调。电针对2型糖尿病小鼠的作用主要集中在调节多环节的代谢、细胞生长、器官发育有关的功能和通路上。电针后甲状腺激素信号通路上的某些circRNA(MED13等表达上调,而某些circRNA(MED12L等)表达下调。提示电针能通过引起相关通路发生变化而产生干预作用,尤其对甲状腺激素信号通路的调节非常活跃。目前在本项目资助下已发表SCI论文2篇，核心期刊论文4篇，协助培养硕士一名。