GLP-1对脂肪细胞分化和脂肪积累的作用和机理研究

Glucagon like peptide-1 (GLP-1) has effects on different tissues to achieve regulation of blood glucose homeostasis. Great progresses have gained, while some areas still need to be explored about GLP-1's action on ex-pancreases tissues, like adipose tissue. Overexpansion of adipose tissue is a major negative factor in diabetic hyperglycemia control. Our previous results show that GLP-1 treatment significantly decreases the fat deposit and blood lipid level in vivo; in vitro, GLP-1R starts to transcript during the differentiation, and GLP-1 incubation inhibits the differentiation and accelerate the lipolysis process. Based on these findings, we hypothesize that GLP-1 may improve the adipose tissue function via decreasing its overexpansion to be involved in the blood glucose regulation. This project will use 3T3-L1 pre-adipocyte and primary adipocyte as models; oil red O staining and measuring glycerol release to test the effects of GLP-1 on adipocyte differentiation and lipid metabolism; agonist and antagonist of signaling molecules, luciferase reporter system, RNAi and ChIP to explore the roles of GSK3β-C/EBPβ and WNT-β catenin pathway in the effects on differentiation, and PKA-HSL pathway in the effects on lipolysis of GLP-1, thus to explain the mechanism of its effects; high glucose and high lipid treatment models to find a new way for GLP-1 action on adipocyte under pathological status. This project will provide a new understanding in fat deposition regulation and blood glucose control by GLP-1.

GLP-1作用于多种组织实现调节血糖稳态，对其的研究取得了很大的进展，但是在胰腺外组织的具体作用及机制尚不清楚。脂肪过度积累影响糖尿病血糖控制。前期研究发现GLP-1治疗降低了HFD小鼠脂肪沉积和血脂水平；在体外，GLP-1R基因在脂肪细胞分化过程中开始表达，GLP-1抑制细胞分化和加速脂肪水解。由此推测GLP-1可能通过调节脂肪组织的过度积累改善其的功能异常，来参与血糖调节。本项目以3T3-L1前脂肪和原代脂肪细胞为模型，研究GLP-1对脂肪细胞分化和脂肪积累的作用及机制：油红O染色和甘油释放实验研究其作用；信号分子类似物和拮抗剂，RNAi，荧光素酶报告基因系统和ChIP研究GSK3β-C/EBPβ，WNT-β catenin和PKA-HSL通路；高糖高脂模型，以揭示GLP-1对病理状态下脂肪细胞的作用。本研究结果将为GLP-1治疗调节脂肪组织积累和血糖控制长期获益提供新的理论依据。

胰升血糖素样多肽-1（glucagon like peptide-1, GLP-1）是由小肠L-细胞分泌的多肽类激素。GLP-1能够促进胰岛素分泌，抑制胰升血糖素分泌；促进胰岛细胞增殖和抑制其凋亡；抑制食欲，调节血脂和降低体重。基于GLP-1开发的类似物和GLP-1R激动剂已用于糖尿病临床治疗，但是作用机制还需要进一步研究。本项目是在前期实验中观察到GLP-1减缓HFD诱导肥胖小鼠体重增加，和临床应用GLP-1R激动剂liraglutide时肥胖个体相比瘦型糖尿病患者血糖获益更大的临床体验基础上，我们对GLP-1是如何影响能量储存组织脂肪组织的细胞分化和内分泌作用作用做了探索性研究。我们发现GLP-1R基因在脂肪细胞分化全过程均有表达，证实：1. GLP-1通过Wnt/b-catenin途径促进脂肪细胞分化：GLP-1促进脂肪细胞的分化并进一步提升分化关键转录因子C/EBPβ，PPARγ和LPL的转录。Wnt家族参与调节脂肪分化关键转录因子的表达，GLP-1呈剂量依赖性的提升Wnt4表达。Wnt4通过改变β-catenin细胞内分布和稳定性发挥作用。分化启动引起β-catenin迅速入核，GLP-1通过Wnt4使β-catenin在细胞膜上的分布增加，从而阻止β-catenin对C/EBPα和PPARγ转录抑制的作用。敲低Wnt4表达和使用GLP-1特异抑制剂EX9拮抗GLP-1R激活，均能阻断GLP-1对脂肪分化的促进作用。提示GLP-1通过wnt/b-catenin途径促进脂肪细胞分化，进而可能改善脂肪组织炎症和胰岛素敏感性。2. GLP-1促进脂肪因子内脂素作用的合成和分泌：内脂素能够结合胰岛素受体而改善胰岛素抵抗。我们发现GLP-1呈剂量依赖和时间依赖性提升3T3-L1细胞表达内脂素，PKA通路抑制剂H89部分阻断GLP-1作用。Tg诱导后sXBP-1表达增加，内脂素表达下降并呈剂量依赖性；同时给予GLP-1处理后，内脂素表达增加；PDTC降低内脂素基础水平，并未阻断GLP-1作用。提示GLP-1通过PKA途径提升脂肪细胞表达内脂素，进而可能提升胰岛功能和周围组织胰岛素敏感性。本项目通过研究GLP-1对脂肪细胞的分化和分泌功能，将为GLP-1调节脂肪组织积累和血糖控制长期获益提供新的理论依据，并为临床使用GLP-1类似物的效果评估提供新的证据.