脂蛋白脂酶基因敲除杂合子小鼠由脂毒性引发糖代谢异常的时空特征及其机制研究

Preliminary studies of our group have found that, lipoprotein lipase gene knockout heterozygous (LPL+/-) mice with hypertriglyceridemia (HTG) was directly induced disordered glucose metabolism by lipotoxicity; insulin resistance (IR) severity of different tissues caused by lipid accumulation of 28-week-old LPL+/- mice was visceral fat> liver> skeletal muscle followed by; and also there was not the same of lipotoxicity mechanism of IR in different tissues. Therefore, how is IR of different tissues, IR of the whole body, and β cell injury in chronological sequence of LPL+/- mice? For the same week-old LPL+/- mice, how is severity of IR in different tissues? What are the mechanisms of lipotoxicity involved in the process of abnormal glucose metabolism of LPL+/- mice? This subject evaluates IR of the whole body, IR of different tissues ,and β cell injury comprehensively on the molecular level, and also analyzes relevant lipotoxicity mechanisms to further discuss temporal and spatial characteristics and mechanisms of abnormal glucose metabolism caused by lipotoxicity and dynamically observe pathophysiological process to type 2 diabetes started with HTG of LPL+/- mice. And also we explore if fibrates can slow the progress of disordered glucose metabolism of LPL+/- mice.

本课题组前期研究发现：呈现高甘油三酯血症（HTG）的脂蛋白脂酶基因敲除杂合子（LPL+/-）小鼠通过脂毒性直接诱发了糖代谢紊乱；28周龄LPL+/-小鼠不同组织由脂质累积引起的胰岛素抵抗（IR）程度由重到轻为内脏脂肪>肝脏>骨骼肌，同时发现不同组织IR的脂毒性机制具有差别。因此LPL+/-小鼠各组织IR、全身IR和胰岛β细胞损伤的出现具有怎样的时间顺序？同一周龄LPL+/-小鼠各组织IR的程度差异如何？哪些脂毒性机制参与了LPL+/-小鼠糖代谢异常的发生过程？本课题在分子学水平上全面评价不同周龄LPL+/-小鼠全身IR、各组织IR、以及β细胞损伤情况，并分析相关的脂毒性机制，从而进一步探讨LPL+/-小鼠由脂毒性引发糖代谢异常的时间、空间特异性及其相关作用机制，动态观察LPL+/-小鼠由HTG进展为2型糖尿病的病理生理过程，并且探索贝特类药物能否延缓该小鼠发生糖代谢紊乱的病情进展。

目的：探讨脂蛋白脂酶基因敲除杂合子小鼠（LPL+/-）由脂毒性引发糖代谢异常的时间、空间特征，各组织发生胰岛素抵抗的脂毒性机制以及非诺贝特在改善该小鼠糖脂代谢中的作用。内容：饲养16、28、40及60周龄LPL+/-及野生型小鼠，检测各周龄小鼠糖脂代谢情况，评估其全身及胰岛素作用靶组织出现胰岛素抵抗的程度，探索氧化应激、内质网应激和凋亡在不同组织胰岛素抵抗中的作用以及非诺贝特延缓糖脂代谢紊乱的可能作用。结果：LPL+/-小鼠随周龄增长出现糖脂代谢异常，而脂代谢的异常早于糖代谢的异常。非诺贝特能有效改善脂代谢异常，并能在一定程度上改善40及60周LPL+/-小鼠糖代谢异常。胰岛素作用靶组织肝脏、骨骼肌、内脏脂肪和胰腺、胰岛均出现胰岛素抵抗，而肝脏和胰岛细胞胰岛素抵抗的程度大于其他组织，皮下脂肪未出现胰岛素抵抗。氧化应激和内质网应激参与各组织的胰岛素抵抗。肝脏和胰腺组织出现氧化应激和内质网应激的程度大于骨骼肌。胰腺组织出现氧化应激早于肝脏，而肝脏出现内质网应激早于胰腺组织。非诺贝特能降低骨骼肌和胰腺组织的氧化应激以及肝脏组织的内质网应激。LPL+/-小鼠胰腺组织随周龄增长出现凋亡，非诺贝特能有效减少胰腺组织中凋亡细胞的数量。结论：LPL基因突变导致糖脂代谢的异常，全身及胰岛素作用靶组织出现胰岛素抵抗，氧化应激和内质网应激参与各组织胰岛素抵抗的发生发展，同时胰腺组织随周龄增长出现凋亡。非诺贝特能一定程度上改善LPL+/-小鼠由脂毒性引发的糖代谢紊乱。