转录因子KLF10对2型糖尿病小鼠肝脏脂质沉积和胰岛素抵抗的调控机制研究

Hepatic lipid deposition and its downstream sequelae, insulin resistance and type 2 diabetes, are rapidly growing epidemics, which lead to increase morbidity and mortality rates, and soaring healthcare cost. Our preliminary data show that hepatic KLF10 is abnormally overexpressed in type 2 diabetic mouse models. Mouse primary hepatocytes infected with adenoviral expressing KLF10 display a rise in triglycerides and genes related to lipogenesis as SREBP1c. In this proposal, we will use adenoviral related gene silencing technology to know down the expression of KLF10 in the liver of type 2 diabetic mouse models to future elucidate the mechanism of KLF10 in the regulation of lipid metabolism and insulin resistance. In addition, Dual Luciferase Report Assay and Chromatin Immunoprecipitation assay will be applied to explore downstream targets of KLF10. This study will bring a new signal pathway in lipid metabolism and provide potential strategies for early clinical diagnosis and treatment of fatty liver disease and type 2 diabetes.

肝脏脂质沉积是2型糖尿病发生发展的重要诱因，探索肝脏脂代谢的调节机制，逆转紊乱的脂代谢水平是2型糖尿病研究的热点和难点。研究表明转录因子KLF10与糖尿病及肥胖的发生相关，但是具体的作用机制尚未可知。本项目的前期工作显示KLF10在2型糖尿病小鼠肝脏中异常高表达；过表达KFL10后，肝原代细胞的甘油三酯水平上升，脂合成相关基因SREBP1c的表达上调。据此提出假设肥胖激活KLF10的表达，继而转录调控下游信号分子的表达水平，加剧了肝脏脂质沉积和胰岛素抵抗现象。本项目拟通过腺病毒介导的基因沉默技术，在2型糖尿病模型鼠中敲低KLF10的表达，利用分子生物学和生理学相关技术检测小鼠肝脏中脂代谢及胰岛素敏感性的变化；同时利用双荧光报告基因和ChIP的方法探索KLF10的下游靶基因和调控机制。本项目的完成有望为脂质代谢的信号转导提供新的调控途径，为临床早期检测和预防肝脏脂质沉积和胰岛素抵抗提供依据。

KLF10通过自身特异的锌指结构结合在不同基因的启动子区域，介导转录激活或抑制作用。本课题围绕转录因子KLF10及下游信号通路对糖尿病模型小鼠肝脏的糖脂代谢及胰岛素抵抗的调控及可能的分子机制开展研究，并取得了以下主要结果：1）肝脏中KLF10的表达水平受机体营养状态的调控，高脂饮食及长时间饥饿（24 hours）都能诱导正常小鼠（C57BL/6J）肝脏中KLF10的表达；2）通过腺病毒在肝原代细胞及正常小鼠肝脏中特异性过表达KLF10后，细胞的葡萄糖产量和小鼠的血糖指标明显高于正常组，且参与糖异生作用的相关基因Pgc1α、G6pc、Pck1的mRNA水平上升；2）干扰糖尿病模型鼠肝脏中KLF10的表达后，血糖数值和糖异生作用相关基因的表达水平都随之下降，胰岛素敏感性及葡萄糖耐受情况都有所改善；3）荧光报告基因实验和染色体免疫共沉淀（ChIP）实验表明KLF10可直接结合在Pgc1α的启动子区域并激活其转录（以上结果发表在Diabetologia杂志上）；4）干原代细胞过表达KLF10后，细胞的甘油三酯合成增加，参与脂肪酸氧化的重要转录因子PPARα及其下游靶基因的mRNA水平下降； 5）KLF10可直接结合至PPARα的启动子区域来发挥转录抑制功能。以上结果表明转录因子KLF10是调控肝脏糖脂代谢及胰岛素抵抗的一个重要基因，这些基础研究可能为探索二型糖尿病的临床治疗提供了一个新的药物靶点。