LPS或IL-6调控代谢性核受体PXR及羧酸酯酶与糖尿病药物代谢异常相关性研究

As the incidence of diabetes mellitus increasing, drug metabolism disorders in diabetic patients become a serious public health problem. The initiation and development of diabetes mellitus is closely associated with inflammatory reactions, therefore, investigating the mechanisms of inflammatory signalling regulating the expression and functions of drug metabolism enzymes is an important method to study the drug metabolism disorders in diabetes. Based on the previous findings, a hypothesis is proposed that metabolic disorders of glucose and lipid in diabetes could induce the change of responsiveness of hepatocytes to LPS or IL-6, leading to the alteration of drug metabolism enzymes expression, by effecting on cellular signalling transduction and subsequently the activation of metabolic nuclear receptors. Therefore, equipped with update molecular biological approaches and functional investigations, the project starts from the regulation of carboxylesterases by high glucose and inflammatory mediators, LPS or IL-6, eventually, goes deep into the molecular mechanisms of carboxylesterases expression regulateded by high glucose and inflammtory signalling. The findings provide new insight into the rational medication for diabetic patients in clinic and make great contribution to the dicovery of novel drug targets for the overcome of drug adverse reactions in diabetes, by revealing the action mode and targets of drug metabolism regulation in diabetic metabolic inflammation.

随着糖尿病发病率的持续增高，糖尿病引起药物代谢异常成为人们关注的重要问题。糖尿病的发生发展与炎症反应密切相关，因此深入研究炎症信号调节药物代谢酶的作用机制是阐明糖尿病药物代谢异常的重要途径。申请者基于前期研究发现，提出糖尿病引起的能量代谢紊乱导致肝细胞对LPS或IL-6的反应性发生改变，通过影响细胞信号转导调控相应核受体的活化，从而导致药物代谢酶表达的差异性。因此，本项目从高糖调节羧酸酯酶的表达出发，以LPS或IL-6对肝细胞羧酸酯酶的调节作用因糖浓度的不同而表现出不同的反应性为切入点，应用现代分子生物学手段，结合功能学研究，从整体、细胞和分子水平深入研究炎症信号调控羧酸酯酶的分子机制，发现高糖和胰岛素调节药物代谢的关键环节，揭示糖尿病代谢性炎症调节药物代谢的作用靶点和作用方式，为糖尿病人临床合理用药提供理论依据，并为避免或减轻其药物不良反应提供新的思路和药物靶标。

随着糖尿病发病率的持续增高，糖尿病引起药物代谢异常成为人们关注的重要问题。糖尿病的发生发展与炎症反应密切相关，因此深入研究炎症信号调节药物代谢酶的作用机制是阐明糖尿病药物代谢异常的重要途径。本项目研究发现：II型糖尿病动物肝脏和小肠组织中羧酸酯酶的表达及总酯酶水解活性均显著降低；PXR的表达和活性亦显著降低，表现为PXR蛋白表达水平的降低和PXR经典靶基因P-gp表达的显著抑制；高糖促进肝细胞羧酸酯酶的表达和活性，而胰岛素呈浓度依赖性抑制肝细胞羧酸酯酶的表达和活性；应用高糖和高胰岛素模拟II型糖尿病动物对肝细胞代谢功能的影响，结果显示肝细胞脂肪累积显著增加、多种炎症细胞因子（IL-6，IL-1β和TNF-α）表达水平显著升高，而羧酸酯酶的表达显著抑制。I型糖尿病动物肝脏组织中羧酸酯酶的表达显著降低，PXR的表达和活性亦显著降低，表现为PXR蛋白水平的降低和经典靶基因P-gp表达的显著抑制；与II型糖尿病动物相比，I型糖尿病动物肝脏中羧酸酯酶的表达表现出更显著的个体差异；尽管I型糖尿病动物血清中炎症细胞因子水平未见显著升高，但肝细胞中炎症因子水平却显著升高；而肝脏羧酸酯酶的蛋白表达水平与肝组织中细胞因子（IL-6，IL-1β和TNF-α）的水平与呈反比。体外实验中，肝细胞LPS或IL-6对羧酸酯酶的调节在不同的糖浓度下表现出不同的反应性，低糖环境中，LPS或IL-6使肝细胞中羧酸酯酶的表达和活性升高；高糖环境中，LPS或IL-6使肝细胞中羧酸酯酶的表达和活性降低；肝细胞羧酸酯酶在不同糖浓度下的差异性调节与NFκB p65介导的炎症信号通路无关，而与核受体PXR的调节有关。通过构建羧酸酯酶CES1和CES2的启动子报告基因和PXR过表达/敲减质粒，应用PXR经典配体Rifampin，为PXR结合于CES启动子区并激活其转录表达提供直接证据；通过研究临床治疗药物通过调控PXR表达和功能而影响羧酸酯酶的表达和活性，阐明PXR-CES调控是临床治疗中潜在药物相互作用的重要分子学基础。本项目从整体、细胞和分子水平深入研究炎症信号调控羧酸酯酶的分子机制，揭示糖尿病代谢性炎症调节药物代谢的作用靶点和作用方式，为糖尿病人临床合理用药提供理论依据，并为避免或减轻其药物不良反应提供新的思路和新型药物靶标。