原花青素通过调节核受体PPARγ提高血管内皮细胞胰岛素敏感性机制研究

Improving insulin sensitivity (IS) in endothelial cells is one of the most important target for preventing type 2 diabetes mellitus (T2DM). Our pilot study indicated that grape seed procyanidins (GSPAs) can significantly activate PI3K/Akt pathways which is related to the IS. However, the underlined mechanism is not clear. Based on the nuclear receptor PPARγ as an important drug target for decreasing the blood sugar, we proposed that GSPAs could modulate PI3K/Akt pathways to improve IS via PPARγ activation in endothelial cells. Therefore, we examine the efficacy of the monomers and polymers of GSPAs for improving IS, to screen effective component (GSPx). Then, we focus on the interaction between GSPx and PPARγ by chemical and molecular biological techniques. Furthermore, to further clarify the results above, the effects of GSPx on IS would testify using type II diabetes mouse model. These results will be critical for broadening the fundamental research of GSPAs, a foodborne natural products, and providing a new idea to explore novel drugs for prevention and control of T2DM.

提高血管内皮细胞胰岛素敏感性是目前防治II型糖尿病（T2DM）的重要靶点之一。我们前期研究发现，葡萄籽原花青素（GSPAs）可明显激活胰岛素敏感性相关PI3K/Akt信号通路，但作用机制不清楚。基于核受体PPARγ是重要的降糖药物靶标，GSPAs可能是通过激活内皮细胞中PPARγ，进而激活PI3K/Akt信号通路，从而提高内皮胰岛素敏感性。本项目以人脐静脉内皮细胞为模型，通过量-效、时-效关系及交互作用筛选GSPAs中提高胰岛素敏感性的有效因子（GSPx）；采用质谱、光谱、滴定量热等化学及分子生物学手段研究GSPx对PPARγ的激活机制，找出二者互作热力学和动力学规律，明确作用关系；同时，利用T2DM小鼠模型，验证GSPx对机体胰岛素敏感性改善效果，阐释PPARγ在胰岛素增敏中的作用机制。研究成果不仅拓展了食源性天然产物GSPAs的基础研究，也为防控T2DM新型药物的研发提供了新思路。

从植物资源中寻找具有防控心血管疾病的天然产物是近年来该领域的研究热点。2型糖尿病（T2DM）是全球范围内导致死亡的心血管疾病之首，通过药物刺激体内胰岛素合成以及注射外源胰岛素是当前预防和治疗T2DM的主要手段。然而，T2DM患者普遍存在胰岛素敏感性低，使得治疗大打折扣，因此，提高胰岛素敏感性是亟待解决的核心问题。本研究通过建立体内外T2DM小鼠及细胞模型（内皮细胞和肝脏细胞），采用安全、高效的食源性天然产物—原花青素进行干预，通过对调控胰岛素代谢信号、脂质代谢相关指标及脂质沉积相关靶蛋白及基因的分析，探索不同聚合度原花青素对T2DM的改善作用机制。结果发现，原花青素二聚体PB2可以通过激活PPARγ转录活性提高内皮细胞胰岛素敏感性，PB2能够缓解TNF-a诱导的内皮胰岛素代谢紊乱，可以在转录和翻译水平抑制炎性诱导的JNK、ERK及eNOS磷酸化，促使NO产量增加。原花青素单体EC、二聚体PB2及三聚体PC1均可不同程度降低高脂饮食联合STZ诱导的T2DM小鼠血糖及胰岛素抵抗，也可缓解糖尿病小鼠脂质代谢紊乱（降低TG、TC和LDL-C含量）；组织病理学结果表明，不同聚合度原花青素可以抑制T2DM导致的小鼠体重和白色脂肪的增加，有效缓解肝脏脂质沉积；进一步机制研究表明，不同聚合度原花青素可调节T2DM小鼠肝脏中与内质网应激(ER Stress)相关的蛋白和基因的表达，EC、PB2和PC1干预能够显著降低糖尿病小鼠肝脏中ER Stress标志基因GRP78和CHOP在翻译和转录水平的表达；棕榈酸诱导HepG2细胞模型进一步证实不同聚合度对肝脏脂质沉积的改善与其调控内质网应激密切相关。本项目研究结果为下一步不同聚合度缓解T2DM的精确分子机制的阐明及将原花青素开发成预防和控制T2DM的功能性特意特膳食品或药品及其临床应用研究提供了理论依据和数据支撑。