珍珠龙胆石斑鱼葡萄糖转运蛋白（Gluts）的激素调控研究

Today, the regulation of hormone to fish Gluts still keeps unclear. In this project, exprements of hormones injects to hybrid grouper will be done, and effects of insulin, glucogan, thyroid, growth hormone and growth hormone analogs (IGF-1, FGF, PDGF) on Glut1-4 mRNA expression and protein levels in cells of skeletal muscle, brain, liver and fat tissues as well as plasma membrane and cellular glucose contents will be mainly focused on by multiple biological methods and techenologies, and meanwhile, the distribution and transportation of cellular Glut1-4 protein will also be measured. These research will help to preliminarily screen out the regulatory hormones to glucose transporters (Gluts) and their regulating ways in hybrid grouper. Next, gene knocking-out for hormone receptors and cell culturing experiments will be undertaken, and effects of hormones on medium glucose contents, the expression of Glut1-4 and the transportation of Glut1-4 protein in cells with and without the knocking-out of hormone receptors genes will be studied, which helps to further verify and establish the regulatory hormones to glucose transporters (Gluts) and their regulating ways. The undertaking of this project will help us to understand glucose intolerance of fish from the molecular and cellular levels, and therefore this project has important theoretical and practical significance.

激素对鱼类Gluts的调控机制至今不清楚，本项目将用多种生物学研究方法，以珍珠龙胆石斑鱼为研究对象，通过体内激素(胰岛素、胰高血糖素、甲状腺激素、生长激素及生长激素类似物IGF-1等)注射实验，重点研究激素处理对骨骼肌、脑、肝脏和脂肪组织细胞Glut1-4 mRNA、蛋白水平的影响、对细胞Glut1-4蛋白分布和运输的影响、以及对血液、组织细胞葡萄糖含量的影响，初步筛选出调控Glut1-4的激素，确定其调控方式是改变细胞Glut1-4表达水平还是改变Glut1-4运输至细胞质膜的效率；然后开展激素受体基因敲除和体外细胞培养实验，检测和分析受体基因敲除前、后激素处理对细胞Glut1-4表达、Glut1-4蛋白运输和培养基葡萄糖浓度的影响，进一步验证和确定参与Glut1-4调控的主要激素和其调控方式。本项目实施有利于我们从分子和细胞水平了解鱼类高血糖现象，因而具有重要理论和实际意义。

我国是世界上最大的水产养殖国家，但养殖鱼类尤其是肉食性鱼类普遍存在的高血糖现象使养殖鱼类健康和产业效益遭受巨大损失。激素和Gluts是调控血糖的两大类重要因子，但激素与鱼类Gluts的之间的关联机制至今不清楚。石斑鱼是我国目前主要养殖的海水鱼类之一，2019年养殖产量达18.3万吨。本项目以石斑鱼主养品种珍珠龙胆石斑鱼为研究对象，主要研究了不同激素(胰岛素、胰高血糖素、甲状腺激素/T3、生长激素/GH、胰岛素样生长因子1/IGF-1及成纤维细胞因子2/FGF2、血小板源生长因子A/PDGF-A)处理对珍珠龙胆石斑鱼血液葡萄糖水平、激素水平的影响特征、对骨骼肌、肝脏组织脂肪组织及脑组织细胞内激素受体基因表达的影响特征，以及对组织细胞内 Glut1-4 mRNA、蛋白水平的影响特征。研究发现七种目标激素中有六种激素可调控Glut1、2和4。其中，胰岛素、胰高血糖素、T3、GH可上调或下调肝脏、肌肉、脂肪组织中的部分Glut，而IGF-1及FGF2仅可下调肝脏、脂肪组织中的部分Glut。PDGF-A则无调控Glut1-4的作用；同时该六种激素可通过与相应激素受体结合的方式在转录水平及翻译水平上对组织中部分的Glut1-4进行组合调控。研究结果初步阐明了珍珠龙胆石斑鱼血糖转运效率和体内Glut1-4及激素水平之间的关联性：1.胰岛素处理两小时内后可通过诱导肝脏Glut1蛋白和肌肉Glut4蛋白表达量的升高来下调鱼体的血糖水平。2.胰高血糖素处理两小时后，诱导肝脏和脂肪中Glut2的蛋白表达增加，抑制肌肉组织Glut1的表达，但观察到的鱼体血糖未能有所变化。3.T3处理两小时后，主要通过下调脂肪组织Glut1和Glut2的表达使鱼体血糖升高。4.IGF-1处理两小时后，通过上调肝脏Glut1、Glut2和Glut4以及脂Glut1的表达来降低血糖水平。5.GH处理两小时后，主要通过下调肝脏Glut1和脂肪Glut2的表达使得鱼体血糖水平升高。6.FGF2处理两小时内，可上调肝脏Glut1表达来降低血糖水平。7.PDGF-A处理则未能观察到鱼体血糖、Gluts、激素水平之间的关联。