科罗索酸基于AMPK信号通路调控2型糖尿病的机制研究

Diabetes mellitus is one of chronic metabolic disease which is characterized with a high level of glucose in the blood. Along with the development of diabetes, continuous high blood glucose can cause many serious complications. Abnormalities of glucose and lipid metabolism are the main pathological factors for type 2 diabetes. Thus, regulations of glucose and lipid metabolic enzymatic activities are very important in type 2 diabetes therapy. AMPK is a kind of the important metabolic enzyme. Activation of AMPK can regulate glucose and lipid metabolism, and inhibit insulin resistance. Our previous experiment results showed that corosolic acid significantly inhibited blood glucose and lipid levels in diabetic mice, and significantly activited AMPK phosphorylation in mice liver and epididymal fat tissues. This project will apply western blot analysis, real-time PCR and other methods, to study the effects of corosolic acid on AMPK signal pathway and clarify the mechanisms of its anti-diabetic effects by using cell and animal experiments. Initiation and completion of this project will provide a theoretical and technical support for future development of anti-diabetic drug corosolic acid by using AMPK as molecular target.

糖尿病是以高血糖为特征的慢性代谢性疾病。随着病程的延长，身体内的代谢紊乱如果得不到很好的控制，会引发各种并发症。糖脂代谢异常是2型糖尿病发生的重要因素，因此调节糖脂代谢酶活性对2型糖尿病的治疗具有重要意义。AMPK是一种代谢应激蛋白激酶, AMPK的激活能够调节糖脂代谢、抑制胰岛素抵抗性。我们的前期研究发现，科罗索酸显著地抑制了糖尿病小鼠血糖和血脂水平，在肝、脂肪组织中显著地激活了AMPK。本项目拟采用western blot analysis、real-time PCR、组织形态学观察等方法，通过细胞和动物实验，研究和分析科罗索酸对AMPK信号通路的影响，阐明科罗索酸通过调控AMPK信号通路改善胰岛素抵抗、纠正糖脂代谢紊乱，进而治疗2型糖尿病的作用机制。本项目的立项和完成将对日后开发以AMPK为分子靶标的糖尿病治疗药物科罗索酸提供理论基础和技术支持。

科罗索酸（Corosolic acid）为一种天然的乌苏烷型五环三萜类化合物，存在于大叶紫薇、枇杷、山楂、仙鹤草、软枣猕猴桃等植物中。糖脂代谢异常是2型糖尿病发生的重要因素，因此调节糖脂代谢酶活性对2型糖尿病的治疗具有重要意义。AMPK是一种代谢应激蛋白激酶,AMPK的激活能够调节糖脂代谢、抑制胰岛素抵抗性。本项目证明科罗索酸通过AMPK的激活，抑制HepG2肝癌细胞葡萄糖生成、甘油三酯和胆固醇的含量；抑制3T3-L1前脂肪细胞分化；增加C2C12成肌细胞葡萄糖摄取。在HepG2细胞中，科罗索酸通过调控AMPK-GSK3β信号通路增加SHP基因的表达，抑制PEPCK、G6Pase等基因的表达，从而抑制肝脏葡糖糖生成；通过AMPK的激活，抑制SREBP1c、FAS、SCD1等脂肪合成基因的表达，增加PPARα、CD36等脂肪分解基因的表达；抑制基因SREBP2、HMGCo-A等胆固醇合成基因的表达，进而调控糖脂代谢。动物实验结果表明，科罗索酸对60kcal%高脂饲料诱导的C57BL/6J糖尿病模型小鼠口服葡萄糖与丙酮酸钠耐受量具有良好的改善作用，且通过LKB1/AMPK信号通路抑制PEPCK、G6Pase、FOXO1、PGC-1ɑ等基因的表达，抑制肝脏糖异生；科罗索酸剂量依赖性地显著降低糖尿病小鼠血糖和血脂水平；对肝脏和附睾丸脂肪的脂肪积蓄具有明显的改善作用；其作用机制为通过AMPK信号通路降低SREBP1c、FAS、SCD1、GPAT、SREBP2，HMGCo-A等基因的转录，增加PPARα和CD36基因的表达，调控糖脂代谢。另外，科罗索酸对改善泰洛沙泊诱导的ICR小鼠高脂血症和脂肪肝具有良好的改善作用，其作用机制为科罗索酸通过上调LKB1蛋白质磷酸化的表达，激活AMPK，从而抑制其下游脂肪酸合成相关酶SREBP-1c、FAS、SCD1和Lipin1蛋白质的表达，改善小鼠肝脏组织脂质蓄积；通过抑制巨噬细胞释放的F4/80、肿瘤坏死因子（TNF-α）以及炎症小体caspase-1的高表达，调控NF-κB/MAPKs信号通路，抑制相关蛋白质磷酸化水平，从而改善泰洛沙泊诱导的小鼠肝脏组织炎症反应。科罗索酸通过AMPK信号通路改善胰岛素抵抗、纠正糖脂代谢紊乱，进而治疗2型糖尿病。