4-羟基异亮氨酸调节TACE/TIMP3介导的TNF-α酶切改善肥胖相关胰岛素抵抗的分子机制

TNF-α在肥胖与胰岛素抵抗(IR)之间起重要的桥联作用，分泌型TNF-α促进IR，而跨膜型TNF-α对IR无明显影响。TACE/TIMP3可正负调节TNF-α胞外段酶切，介导跨膜型TNF-α转化为分泌型TNF-α，在IR发生中起重要作用。我们近期发现，4-羟基异亮氨酸(4-HIL)体外可明显改善IR，下调分泌型TNF-α和上调跨膜型TNF-α，我们考虑4-HIL可能通过调节TACE/TIMP3介导的TNF-α酶切改善肥胖相关IR。为此本项目拟采用细胞生物学、分子生物学和免疫学技术，以高脂饮食诱导的IR大鼠模型，3T3-L1前脂肪细胞、人原代脂肪细胞诱导的IR细胞模型为研究平台，体内、体外观察4-HIL对肥胖相关IR的作用，对TACE/TIMP3的表达和酶切活性以及两型TNF-α表达的影响。对阐明4-HIL的分子机制和作用靶点，具有重大意义，并有望为肥胖相关胰岛素抵抗的治疗提供一条新思路。

TNF-α在肥胖与胰岛素抵抗（IR）之间起重要的桥联作用，分泌型TNF-α促进IR，而跨膜型TNF-α对IR无明显影响。TACE/TIMP3可正负调节TNF-α胞外段酶切，介导跨膜型TNF-α转化为分泌型TNF-α，在IR发生中起重要作用。我们近期发现，4-羟基异亮氨酸（4-HIL）体外可明显改善IR，下调分泌型TNF-α和上调跨膜型TNF-α，我们考虑4-HIL可能通过调节TACE/TIMP3介导的TNF-α酶切改善肥胖相关IR。为此本项目拟采用细胞生物学、分子生物学和免疫学技术，以高脂饮食诱导的IR大鼠模型，3T3-L1前脂肪细胞、人原代脂肪细胞诱导的IR细胞模型为研究平台，体内、体外观察4-HIL对肥胖相关IR的作用，对TACE/TIMP3的表达和酶切活性以及两型TNF-α表达的影响。对阐明4-HIL的分子机制和作用靶点，具有重大意义，并有望为肥胖相关胰岛素抵抗的治疗提供一条新思路。.　　　本研究成功构建3T3-L1脂肪细胞和人原代脂肪细胞IR模型，在体外观察到4-HIL可以明显改善高糖高胰岛素诱导的IR，但是对3T3-L1细胞显示几乎没有毒性。在作用机制上，发现4-HIL可以在mRNA水平明显抑制TNF-α的表达，抑制跨模型TNF-α（mTNF-α）向分泌性TNF-α（sTNF-α）的转换。进一步研究发现，这种作用是通过调节TACE/TIMP3酶切系统实现。不仅如此，4-HIL还对胰岛素信号通路上多种信号分子具有调节作用，如抑制IRS-1、IRS-2蛋白的表达，抑制IRS-1、AKT的磷酸化，上调GLUT-4的表达。在动物水平，构建了高脂饮食喂养的IR大鼠，发现4-HIL对血脂、血糖、IR、体重、脂肪分布及形态具有明显的作用，而且对血清TNF-α的分泌具有明显的抑制作用。