肥胖导致胰岛素抵抗(IR)和2型糖尿病。巨噬细胞浸润肥胖的脂肪组织,活化产生炎性细胞因子,导致脂肪组织IR。最近发现肥胖的脂肪组织缺氧,我们分析了脂肪细胞缺氧对骨骼肌和巨噬细胞的影响,但不知其是否参与活化巨噬细胞。骨骼肌是最大的摄取葡萄糖的组织,对血糖调节起重要作用,肥胖个体的巨噬细胞是否也浸润骨骼肌?近来发现炎性细胞因子诱发骨骼肌IR,那么在肥胖导致骨骼肌IR过程中巨噬细胞作用如何?抗炎细胞因子增加胰岛素敏感性,肌肉收缩改善IR并有抗炎作用,但其诱导分泌的肌肉因子对巨噬细胞的影响尚不清楚。为阐明上述问题,我们将用缺氧培养的肥胖小鼠脂肪细胞的条件培养基孵育巨噬细胞,分析其活化、浸润及对骨骼肌胰岛素作用的影响,并分析抗炎因子和肌肉因子对其拮抗作用,以揭示巨噬细胞在肥胖导致骨骼肌IR中的作用及肌肉因子逆转其作用的机制,为阐明肥胖导致IR的机制提供新视角,并为预防和治疗IR和糖尿病提供新思路。
obesity;macroghage;skeletal muscle;insulin resistant;Myokine
肥胖是2型糖尿病的独立危险因素,表现为胰岛素抵抗,即胰岛素靶组织对胰岛素的响应降低,在骨骼肌表现为胰岛素促进的摄取葡萄糖能力减弱。骨骼肌是人体最大的利用葡萄糖的器官,对血糖的调节起重要作用。肥胖的脂肪组织缺氧,我们前期报道缺氧培养的脂肪细胞分泌的因子吸引巨噬细胞,并造成骨骼肌细胞胰岛素抵抗,但缺氧的脂肪细胞是否参与巨噬细胞的活化尚不清楚。肥胖个体的脂肪组织有巨噬细胞浸润,且骨骼肌有脂质的异位积聚,不知骨骼肌是否也有巨噬细胞浸润,其在骨骼肌胰岛素抵抗中起何作用也不明确。肥胖和糖尿病患者具有慢性低度炎症,与炎性巨噬细胞分泌的炎性因子有关,而抗炎因子具有增加胰岛素敏感性的作用。运动/肌肉收缩改善胰岛素抵抗并有抗炎作用,骨骼肌被认为是内分泌器官,分泌其特有的肌肉因子,但其对巨噬细胞的影响尚不明确。我们用高脂饲料喂养C57/BL6小鼠造成肥胖的胰岛素抵抗模型,分别分离正常和肥胖小鼠的睾周脂肪细胞,在常氧或缺氧条件下培养,提取条件培养基(CM),观察其对巨噬细胞迁移和活化的影响。发现缺氧培养的正常小鼠的脂肪细胞CM孵育巨噬细胞后其炎性标志CD11c的表达显著升高,表明脂肪组织缺氧可激活巨噬细胞。检测骨骼肌中的巨噬细胞,发现骨骼肌有巨噬细胞浸润,具有炎性表型。用脂肪细胞CM孵育巨噬细胞,提取巨噬细胞CM孵育骨骼肌细胞,分析脂肪细胞对巨噬细胞的活化,以及活化后的巨噬细胞对骨骼肌细胞胰岛素作用的影响,发现正常及肥胖小鼠脂肪细胞CM孵育后的巨噬细胞分泌的因子(M-CM)均造成骨骼肌胰岛素抵抗,肥胖及缺氧因素加重这一作用,而直接常氧或缺氧培养巨噬细胞的CM不影响骨骼肌细胞中胰岛素的作用,提示肥胖的脂肪组织分泌的因子活化巨噬细胞,使其分泌炎症因子造成骨骼肌胰岛素抵抗。我们采用电脉冲刺激(EPS)小鼠骨骼肌肌管收缩,提取EPS-CM,观察其对巨噬细胞迁移及其影响骨骼肌胰岛素作用的影响,同时也检测了抗炎肌肉因子IL-10的作用。发现EPS-CM及IL-10均抑制巨噬细胞的迁移、骨骼肌细胞炎性信号通路和胰岛素抵抗,IL-10抑制巨噬细胞分泌炎性因子。此外,我们还探讨了运动调节骨骼肌糖代谢的机制,发现PKC家族成员位于钙信号下游、调节细胞骨架的Rac蛋白位于AMPK下游介导运动调节糖代谢的作用。本项目的完成为肥胖导致胰岛素抵抗的机制提供了新视角,为预防和治疗胰岛素抵抗和糖尿病提供了新思路。