CaMKIV调控自噬抑制肝脏胰岛素抵抗产生的作用及分子机制研究

CaMKIV involved in regulating the glucose metabolism and mitochondrial biogenesis in the peripheral tissues. But the functions and molecular mechanism of CaMKIV regulating the hepatic insulin resistance still not clear. In recent years, accumulating evidence suggested that autophagy was a central role in the insulin resistance. In our previous studies, we demonstrated that autophagy imbalance could induce impaired hepatic insulin signaling. Moreover, we found the autophagy were activated or suppressed under the up-regulation or down-regulation of CaMKIV in BNL-cl.2. Our hypothesis is CaMKIV could improve hepatic insulin resistance through activated autophagy. In this project, to understand the function of CaMKIV in the hepatic insulin resistance and hepatic autophagy, the insulin resistance cell model and animal model will be treated with recombinant mouse CaMKIV. To clarify the mechanism of CaMKIV participate in the hepatic insulin resistance, we used siRNA or inhibitors to block the autophagy and CREB. The aim of this project is to elucidate the modulation of CaMKIV on hepatic insulin resistance, and find a new therapeutic strategy for insulin resistance.

CaMKIV参与外周组织的葡萄糖代谢和线粒体功能调控，但其对肝脏胰岛素信号通路调控的研究尚未见报道，对胰岛素抵抗（IR）形成的作用和相关的分子机制仍未明确，近年来自噬对胰岛素抵抗的调控作用备受关注。在前期研究中发现肝脏自噬缺陷可引起肝脏胰岛素信号通路受损，且证实CaMKIV上调/下调可分别激活/抑制肝脏自噬活性。因此提出：CaMKIV可能通过激活自噬从而抑制肝脏胰岛素抵抗。本课题研究CaMKIV是否通过调控自噬从而引起肝脏胰岛素信号通路的变化，并阐明相关的分子机制。本课题拟分别以IR的肝细胞及高脂饮食诱导的小鼠作为模型，观察CaMKIV在肝脏胰岛素IR的形成及发展中的作用，以及对肝脏自噬活性的调控作用。其次，在小鼠肝细胞中分别抑制自噬以及转录因子CREB活性，阐明CaMKIV抑制肝脏胰岛素IR的相关分子机制。从而揭示CaMKIV与肝脏IR的关联性，探索其分子机制，为临床治疗提供新线索。

项目背景：近年来，有研究证实CaMKIV作为一种多功能蛋白参与骨骼肌组织葡萄糖代谢，并通过激活核转录因子CREB活性从而调节线粒体功能调控，但其对肝脏胰岛素抵抗形成及发展的作用尚不明确，以及对肝脏胰岛素信号通路调控的相关的分子机制未见报道。而自噬作为一种生理现象对维持机体正常生物学功能起重要作用，目前对自噬参与胰岛素抵抗的调控作用备受关注，支持自噬对外周胰岛素抵抗具有重要调节作用的证据逐年增多。因此本项目拟研究 CaMKIV 是否通过调节自噬活性从而抑制肝脏胰岛素抵抗的发生及发展，以及相关的分子机制。.项目主要研究内容：证实 CaMKIV在肝脏胰岛素抵抗中的作用，以及对自噬活性的影响；研究CaMKIV抑制肝脏胰岛素抵抗产生的新机制。.重要结果与关键数据：小鼠体内研究证实CaMKIV长期注射可以改善高脂饮食引起的肝脏胰岛素抵抗以及自噬活性降低，除此之外，CaMKIV还可以改善高脂饮食引起的小鼠体内慢性炎症以及肝脏，骨骼肌及脂肪细胞中线粒体合成降低和功能受损的现象。我们的体外研究证实在小鼠BNL cl.2胚胎肝细胞中，CaMKIV可以改善由palmitate引起的小鼠肝细胞胰岛素信号通路受损和自噬活性降低，而抑制核转录因子CREB活性后，CaMKIV对小鼠肝细胞的保护作用则受到抑制。因此，我们的研究证实了CaMKIV通过CREB活性来调节高脂饮食引起高脂小鼠代谢紊乱及肝脏胰岛素抵抗和自噬失活。.科学意义：本项目首次研究CaMKIV对肝脏胰岛素抵抗发生及发展的调节作用，并以自噬作为切入点从而了解其相关分子机制。本项目有助于了解糖尿病发病机制，为胰岛素抵抗及相关疾病的研究提供新的思路及实验室数据，其次，为治疗2型糖尿病等相关疾病提供新的治疗靶点。