开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
1.研究现状及进展
脂肪组织是人体重要的储能器官,对维持机体的能量代谢平衡起非常重要的作用[1]。异位脂质沉积是指脂质(主要是甘油三酯)在非脂肪组织内(如肝脏、肌肉、胰腺等)的过多堆积[2]。正常情况下甘油三酯(triglyceride, TG)主要分布在人体皮下及腹部脏器周围的脂肪组织中,游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)处于相对平衡浓度。病理状态下过多的游离脂肪从脂肪组织中溢出转向非脂肪组织,并在这些非脂肪细胞内再被酯化为TG[3],堆积在细胞质内。研究表明异位脂肪沉积与胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)及相关代谢性疾病的发生发展密切相关[4],但其发生机制至今尚未完全阐明[5]。
肝脏作为胰岛素作用的重要靶器官之一[6],在维持机体血糖稳定中起着重要的作用。空腹时,肝脏主要是通过糖原的分解与糖异生来维持血浆的正常葡萄糖水平;餐后,肝脏则通过促进糖原的合成,抑制糖原的分解和糖异生,降低餐后血浆的葡萄糖水平。肝脏是最容易发生脂肪异位沉积的部位。
高脂饮食可引起肝脏组织的IR , 使胰岛素的抗脂解作用受损,血中的FFA增加, 则进入组织的FFA增多。在肝脏,当进入肝细胞的FFA超过了肝脏的氧化能力时, 过多的FFA就会转化为TG而在肝细胞内沉积,从而导致肝脏脂肪变性。长期的FFA增高可能通过以下机制引起IR :其一,FFA增多使脂肪氧化增加,葡萄糖氧化受到抑制;其二,抑制胰岛素介导的细胞对葡萄糖的摄取作用;其三,引起肝脏组织中脂肪的聚集,造成该组织的IR;其四,对胰岛素下游的信号传导系统产生影响;其五,促进糖异生。
在本次课题中我们主要从两个方面考察药物冬青素A对脂解的抑制作用[7]。一方面是蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)/激素敏感酯酶(hormonesensitive lipase , HSL)途径[8],一些激素如儿茶酚胺类与脂肪细胞膜上肾上腺素受体结合后可以活化细胞内的腺苷酸环化酶,增加胞内环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)浓度,从而激活cAMP依赖的PKA。PKA可以使围脂滴白A磷酸化,从而促使HSL由胞质向脂滴的异位[9-11],HSL主要将甘油二酯水解为甘油一酯[10]。并且环核苷酸依赖的磷酸二酯酶3B(phosphodiesterase 3B,PDE3B)水解cAMP从而减少PKA的磷酸化进而抑制脂解,也侧面证实了这一通路。另一方面是能量代谢途径,已有文献报道冬青素A是腺苷酸环化蛋白激酶(adenosine 5-monophosphate (AMP)-activated protein kinase, AMPK)的激动剂[12]。在机体中,腺嘌呤核苷酸三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)/磷酸腺苷AMP (adenosine monophosphate, AMP)比值减小后可以激活AMPK,而AMPK可以磷酸化HSL565位丝氨酸位点导致660和564位的丝氨酸由于空间位阻而无法被PKA磷酸化 [13],我们主要考察药物冬青素A抑制脂解的具体机制[14]。
高脂饮食造模导致脂解作用增强,过多的FFA从脂肪组织扩散出来进入血液循环后到达非脂肪组织沉积。在肝脏中经过一系列酶促脂化反应生成甘油二酯(diacylglycerol ,DAG),DAG的沉积促使蛋白激酶C(protein kinase Cε, PKCε)向细胞膜转位,影响胰岛素受体底物的正常磷酸化进而损坏下游蛋白激酶B(protein kinase B, Akt/PKB)的磷酸化,从而抑制胰岛素通路。这说明脂解产生的FFA是通过PKCε途径导致胰岛素抵抗。我们主要着眼于糖异生途径,胰岛素信号损伤后糖异生下降[15],主要表现为糖异生过程中限速酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, pepck)和葡萄糖-6-磷酸酶(glucose 6-phosphate,G6P)表达下降。
冬青素A是主要存在于冬青科植物中的三萜类化合物,能够降低血脂水平抑制非酒精性脂肪肝。本项目考察冬青素A抑制脂解,改善异位脂质沉积引起的胰岛素抵抗的分子机制。同时,由于造成脂肪组织过度脂解的原因并不局限于高脂饮食,还包括炎症、脂肪组织缺氧等病理因素,所以未来仍有许多有意义的研究值得我们探索。
2.项目实施意义
本研究的科学意义在于:探讨冬青素A对脂肪组织脂解的调控而改善肝脏胰岛素抵抗的作用;通过研究脂解促进异位脂肪沉积的可能分子机制,进一步阐明冬青素A在抑制异位脂肪沉积及胰岛素抵抗发生过程中的作用;为有效防治异位脂肪沉积和胰岛素抵抗提供更多新的靶点和治疗方法;为深入研究异位脂肪沉积导致其他代谢性疾病的发生提供新思路、新线索。
