胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要发病机制之一,探索改善胰岛素抵抗的机制是内分泌领域的热点。既往临床观察的结果与我们的预试验均表明促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)对胰岛素抵抗具有明显的改善作用,但机制尚不清。我们发现小鼠肝脏中有EPO受体的表达,给予胰岛素抵抗小鼠EPO治疗后,肝脏中PI3K-AKT活性增加。我们推测EPO可能通过激活肝脏中EPO受体来上调胰岛素信号通路中的关键因子PI3K-AKT的活性,进而改善糖脂代谢,从而缓解肝脏胰岛素抵抗。本研究将使用无促红细胞生成作用的EPO衍生物作为EPO受体通路的激活因子,并使用腺病毒、shRNA、PI3K抑制剂等手段,分别在动物及细胞水平中重点探讨肝脏中EPO受体信号通路的激活对改善胰岛素抵抗的作用及其机制。通过阐明EPO受体信号通路与胰岛素抵抗的关系,将为改善胰岛素抵抗防治糖尿病提供理论基础和新的线索。
erythropoietin;glycogen synthesis;gluconeogenesis;inflammation;hepatic insulin resistance
促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)的主要作用是促进红细胞的增殖分化,近期有文献报道EPO能够降低2型糖尿病小鼠的血糖,增加胰岛素敏感性。但是EPO对于肝脏胰岛素抵抗的作用及其机制尚不明确。为此,我们在动物及细胞水平建立了高脂诱导的胰岛素抵抗模型,并利用重组人红细胞生成素(rhEPO)干预,检测小鼠血糖、体重及糖耐量,用real-time PCR和western blot检测肝脏及HepG2细胞糖代谢及胰岛素信号通路相关分子基因与蛋白水平的变化,ELISA法检测小鼠体内炎症因子含量。结果发现,高脂喂养的小鼠经rhEPO治疗后,体重、空腹血糖及胰岛素水平明显降低,同时腹腔葡萄糖耐量实验(IPGTT)示糖耐量升高,这一作用是通过EPO促进肝脏AKT的Ser473磷酸化,进而下调糖异生的限速酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)的基因和蛋白水平,降低肝脏糖异生。此外,rhEPO能够降低高脂喂养的小鼠体内炎症因子如TNF-α及IL-6的水平,抑制T样受体4(TLR4)、NF-kB以及pJNK的蛋白表达,缓解炎症反应。棕榈酸诱导的HepG2细胞经rhEPO处理后,磷酸化的Akt(pAkt)、叉头转录因子1(pFOXO1)、糖原合成酶激酶(pGSK3β)增加,导致细胞内葡萄糖生成减少。为了进一步验证EPO的作用是通过EPOR介导的,我们随后用含EPO受体(EPOR)ShRNA的腺病毒干扰HepG2细胞,此时EPO不能促进上述蛋白的磷酸化。因此我们的研究首次发现,EPO通过EPOR介导,激活小鼠肝脏及HepG2细胞的PI3K/Akt信号通路,抑制糖异生、促进糖原合成,下调肥胖相关的炎症反应,改善胰岛素抵抗。