基于Th17/Treg细胞平衡探讨太子参多糖改善T2DM胰岛素抵抗的作用机制

In T2DM patients, an imbalance of Th17/Treg cells in the intestine was observed, causing chronic inflammation of the intestine, which in turn induced and aggravated insulin resistance (IR). Pseudostellaria heterophylla has been widely used in the treatment of T2DM. Previous studies have found that polysaccharide of Pseudostellaria heterophylla (PF40) has improved IR activity, and its active site is mainly enriched in the intestine. This project aims to regulate the balance of Th17/Treg cells as a target of PF40 anti-T2DM. To observe the effects of PF40 on Th17/Treg and its related cytokines, and then to detect the expression of RORγt and Foxp3 mRNA and protein and the acetylation of Foxp3 genomic protein in Th17 and Treg cells. To explore the role of PF40 in the regulation of Th17/Treg cell balance through Foxp3 transcriptional regulation. To observe the effect of jejunal T cells on insulin/JNK/Akt signaling pathway in IR-BNL CL.2 cell model after PF40 intervention, and to clarify the mechanism of action of PF40 to delay T2DM insulin resistance by regulating Th17/Treg balance. It provides a new perspective of “Intestinal immune system regulation” for the research on the mechanism of T2DM prevention and treatment by Chinese medicine.

T2DM患者观察到肠道Th17/Treg细胞失衡，引起肠道慢性炎症，继而诱发、加重胰岛素抵抗（IR）。太子参被广泛应用到治疗T2DM的药方中，前期研究发现，太子参多糖（PF40）有改善IR活性，且作用部位主要富集于肠道。本项目以调控Th17/Treg细胞平衡为PF40抗T2DM作用靶点，观察PF40对Th17/Treg及其相关细胞因子的影响，继而检测Th17和Treg细胞分化关键转录因子RORγt和Foxp3 mRNA及蛋白表达水平及Foxp3基因组蛋白乙酰化修饰，探讨PF40通过Foxp3转录调节调控Th17/Treg细胞平衡的作用途径；观察PF40干预后空肠T细胞对IR-BNL CL.2细胞模型胰岛素/JNK/Akt信号传导通路的影响，明确PF40通过调控Th17/Treg平衡延缓T2DM胰岛素抵抗的作用机制，为中医药防治T2DM的机制研究提供“肠道免疫系统调节”的新视角。

肠道免疫系统中Th17/Treg细胞失衡参与胰岛素抵抗的发生与发展。调控Th17/Treg细胞平衡有利于改善T2DM胰岛素抵抗进程。太子参多糖具有调节肠道免疫调节活性，能够降低T2DM大鼠空腹血糖，增加胰岛素敏感性，并且太子参多糖主要富集于小肠部位，同时太子参多糖对肠源性α-葡萄糖苷酶的抑制活性较弱。我们提出了肠道免疫系统可能是太子参多糖防治T2DM的作用靶点，其通过调控Th17/Treg细胞平衡的途径，改善T2DM胰岛素抵抗的科研假说。通过本项目的研究，我们提供了太子参多糖PF40（50 ~ 200 kDa）空间构型、形貌、稳定性等理化特征信息，太子参多糖PF40的单糖残基中含有α-吡喃环，并且分子内部具有三螺旋构象。PF40分子的整体形貌表现为从中心延伸到外围的多分支结构，并具有良好的热稳定性。通过T2DM大鼠药理实验研究证实，PF40可显著改善T2DM大鼠空肠组织病理学损伤，促进空肠组织中肠上皮淋巴细胞、杯状细胞和固有层淋巴细胞密度的恢复，提示空肠组织可能是PF40发挥药理活性的主要靶器官。进一步对空肠组织CD4+ T淋巴细胞进行流式细胞术分析，PF40干预有利于T2DM大鼠空肠组织中Th17/Treg细胞平衡的恢复，其作用机制可能与抑制RORγ的转录，同时促进Foxp3的表达有关。进一步通过胰岛素抵抗IR-BNL CL.2细胞模型实验研究发现，恢复Th17/Treg细胞平衡有利于IR-BNL CL.2胰岛素抵抗相关IRS-1/PI3K/AKT信号通路的传导，同时还可显著增加IR-BNL CL.2的氧化功能，减少细胞凋亡，改善IR-BNL CL.2细胞的葡萄糖能量代谢。本项目研究为太子参多糖PF40的理化特征和抗糖尿病特性提供了重要信息，这将有助于未来对太子参多糖药物的工业化开发与利用，同时也为中医药防治T2DM的机制研究提供“肠道免疫系统调节”的新视角。