基于胰高血糖素信号通路的姜黄素调控非酒精性脂肪肝病理状态下内/外源性代谢机制研究

More and more people faced to the metabolic syndrome, including non alcoholic fatty liver disease (NAFLD), obesity, and type II diabetes, because of the high fat and high fructose diet. As the biggest metabolic organ, liver participates in the metabolism of all kinds of endogenous substances and exogenous matters. During NAFLD, the abnormity of the metabolism of glucose and lipids were mainly considered as the results of lack insulin’s action. The importance of glucagon was ignored. Besides, lacking of effective medicines of NAFLD is a big problem. Although curcumin is a potent agent in NAFLD, its low plasma concentration and unclarified target restrained its development. This project is aimed to inspect the distribution of curcumin and its main metabolite and correspondent action on endogenous substances metabolism and drug metabolic enzymes based on NAFLD and glucagon, and to connect endogenous and exogenous substances metabolism according to the results of metabonomics/pathway study/knockout experiments. Further, this project is to reveal potential target of metabolism regulation and provide new idea in related drug development.

在当今社会高脂高糖的饮食结构下，非酒精性脂肪肝病、肥胖、II型糖尿病等代谢综合症的发病率越来越高。肝脏作为人体最大的代谢解毒器官，参与机体各种内源性物质与外源性异物的代谢，在非酒精性脂肪肝病理状态下肝脏的代谢能力偏离正常，尤其是糖脂代谢异常，一直以来认为其原因主要是胰岛素的作用不足造成，忽略了升糖激素的作用。且非酒精性脂肪肝的治疗一直以来缺乏靶点明确的临床有效药物，姜黄素药效明确，但血药浓度低、作用靶点不明，开发受到限制。本项目以非酒精性脂肪肝为模型，从胰高血糖素的作用入手，分别考察肝保护药物姜黄素与其主要代谢物的分布及其对不同分布位置的内源性物质代谢水平的影响及其作用途径，和对主要药物代谢酶亚型的表达调控。基于代谢组学/通路研究/基因操纵技术等方法对内、外源性代谢通路中各环节的变化进行分析，建立起两者的内在联系，揭示潜在的代谢调控靶标，为临床合理用药和相关药物的研发提供新的思路。

非酒精性脂肪性肝病是一种与饮食、习惯相关的慢性、非传染性肝病，全球流行率约为25%，近年来其患病率和发病率不断增高，发病年龄也出现低年龄化趋势，已取代慢性乙型肝炎成为第一大慢性肝脏疾病，但临床上尚无一种靶点明确的上市药物，欧美日本等发达国家常使用姜黄素作为保肝药。本项目重点研究了姜黄素对非酒精性脂肪肝病理状态下的代谢异常调控，尤其是和脂肪肝密切相关的糖、脂代谢异常，及其对脂肪肝向肝纤维化转化过程的作用和作用机制。首先，通过研究姜黄素对棕榈酸（PA）刺激离体脂肪组织和高脂饲喂小鼠脂肪组织内质网应激和脂解相关信号，揭示了姜黄素对脂解产生FFA转运的影响以及对肝脏中脂质沉积和肝细胞葡萄糖产生量的影响，以及该过程中姜黄素的作用机制，为姜黄素的临床使用提供了理论依据；其次，考察了姜黄素降低胰高血糖素，对肝糖异生途径的作用机制，揭示了在高脂饮食小鼠中，姜黄素降低空腹血糖水平有两条途径，一方面通过恢复PDE4B的活性来减少cAMP的蓄积，阻止cAMP/PKA通路的激活，另一方面通过减少线粒体脂肪酸氧化来减少乙酰辅酶A的含量，从而减弱肝脏糖异生途径；再次，运用代谢组学的方法整体考察了姜黄素对内源性物质代谢水平的影响，尤其是糖和脂的变化，发现姜黄素能够明显降低高脂饮食导致的丙氨酸、缬氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、脯氨酸等生糖、生酮氨基酸水平的升高，降低肝脏中胆固醇的水平，下调葡萄糖酸和丙酮酸的升高，揭示了姜黄素对非酒精性脂肪肝的代谢调控；最后，进一步深入研究了姜黄素的抗脂肪肝肝纤维化作用机制，揭示了姜黄素通过抑制高脂饮食促进的肝脏琥珀酸堆积，来阻断 succinate/HIF-1α信号通路，进而抑制 HSC 活化，改善肝纤维化，为姜黄素的临床合理使用提供了理论依据。