糖皮质激素通过调控成纤维/脂肪祖细胞的分化导致2型糖尿病小鼠骨骼肌内脂肪沉积的机制研究

In skeletal muscle injury and repair process, diabetes cause deposition of intramuscular fat to affect the prognosis severely. However, the origin of intramuscular fat and mechanism remains unclear. Recently, a newly found in skeletal muscle fiber / fat progenitor cells (FAPs), which can differentiate into adipocytes or fibroblasts. The study found diabetes and other metabolic diseases associated with glucocorticoid (GC) is abnormally elevated. We used HoechstmiddlePIlowCD31-CD45-PDGFRα + Integrinα-7-labeled FAPs and successfully isolated it, then used GC in vitro to differentiate FAPs into adipocytes. Accordingly proposed scientific hypothesis: the glucocorticoid caused intramuscular fat formation by inducing the differentiation of FAPs, the process involved in skeletal muscle of type 2 diabetes leads to dysfunction. This topic will be GC receptor knockout mice and adrenalectomized mice as tool to study the effects of GC on intramuscular fat deposition in type 2 diabetes model; GPF marked FAPs were transplanted into skeletal muscle, to investigate the effect of GC on FAPs differentiation; using RNA-seq technology to explore the molecular mechanisms of GC induces FAPs differentiation; all of these are in order to reveal the origin of intramuscular fat and formation mechanism.

糖尿病会引起骨骼肌萎缩和肌内脂肪沉积，导致营养代谢紊乱和骨骼肌再生障碍，严重影响疾病预后。然而肌内脂肪的来源和产生机制仍不清楚。近期新发现骨骼肌中有一种成纤维/脂肪祖细胞（FAPs），它可分化为脂肪细胞或成纤维细胞。糖尿病等代谢性疾病伴随着糖皮质激素（GC）的异常升高。我们使用HoechstmiddlePIlowCD31-CD45-PDGFRα+Integrinα-7-标记分离出了FAPs，并在体外使用GC将FAPs分化为脂肪细胞。据此提出科学假说：糖皮质激素通过诱导FAPs分化形成肌内脂肪，参与2型糖尿病导致骨骼肌再生障碍的过程。本课题将以GC受体敲除和肾上腺切除小鼠为工具，在2型糖尿病模型中研究GC对肌内脂肪沉积的影响；通过肌内移植GPF标记的FAPs，探讨GC对FAPs分化的影响；利用RNA-seq技术探寻GC诱导FAPs分化的分子机制；以期揭示糖尿病中肌内脂肪的细胞来源和形成机理。

糖尿病会引起骨骼肌萎缩和肌内脂肪沉积，导致营养代谢紊乱和骨骼肌再生障碍，严重影响疾病预后。然而肌内脂肪的来源和产生机制仍不清楚。近期新发现骨骼肌中有一种成纤维/脂肪祖细胞（FAPs），它可分化为脂肪细胞或成纤维细胞。我们前期研究发现，糖尿病等代谢性疾病伴随着糖皮质激素（GC）的异常升高，并且体外实验证明GC促进FAPs分化为脂肪细胞。本项目使用Hoechstmiddle PIlow CD31 -CD45- PDGFRα+ Integrinα-7- 标记分离出了FAPs，以GC受体敲除和肾上腺切除小鼠为工具，在2型糖尿病模型中验证了GC对肌内脂肪沉积的影响；通过肌内移植GPF标记的FAPs，证明了GC对FAPs分化的影响；利用RNA-seq技术寻找GC诱导FAPs分化的分子机制，并对发现的IL-4/stat3通路和myostatin/IRISIN通路进行系统的验证；另外还利用了慢性肾病模型对FAP是否作用于骨骼肌纤维化进行了研究。为研究治疗糖尿病、慢性肾病等疾病导致的骨骼肌脂肪沉积和纤维化提供理论基础。本实验结果如下：. 1、通过肾上腺切除、糖皮质激素受体敲除方式验证了糖皮质激素在2型糖尿病诱导的骨骼肌脂肪沉积中发挥重要作用。. 2、利用流式细胞分选出FAP细胞，进行RNA-seq检测分析，通过聚类分析和先前的研究最终确定了两条通路进行研究（1）IL-4/stat3通路和（2）myostatin/IRISIN通路。. 3、利用IL-4敲除小鼠验证了IL-4参与调控糖皮质激素诱导的骨骼肌中的脂肪沉积。. 4、通过使用myostatin抑制剂和IRISIN中和抗体验证了myostatin与IRISIN对2型糖尿病小鼠不同部位脂肪的影响机理。发现myostaitin抑制剂能够提高骨骼肌产生的IRISIN，IRISIN能够促进脂肪干细胞分化为棕色脂肪，降低白色脂肪含量。. 5、研究了FAP细胞在慢性肾病导致的骨骼肌纤维化中的作用，发现在慢性肾病导致的骨骼肌纤维化过程中，FAP是纤维化的重要细胞来源。