胰岛素受体——新的心肌细胞机械刺激感受器？

Pressure overload leads to myocardial insuln resistance by activating the synthethic system as well as the renin-angiotensin system,and eventually, provokes cardiac dysfunction. Unexpectedly, our preliminary data indicate that pressure overload induces abnormal phosphorylation of insulin receptor and insulin receptor substrates 1(IRS1)/Ankt/PI3K signal pathway independent of insulin in cells without endogenous angiotensin II receptor 1 (AT1R) and β1 adrenergic receptor. Therefore we conclude that insulin receptor can response to the mechanical stimulation independent of insulin and convert it into intracellular biochemical signals which induces insulin resistance and cell dysfuction. The present project will further explore the direct response of insulin receptor by mechanical stress and then determine the phosphorylation sites of insulin receptor by using SiRNA and AT1R knockout mouse in vitro and in vivo studies. Different insulin receptor mutants will be constructed so as to confirm the site of mechnosensor. We also plan to investigate the changes of the intracellular insulin signal pathway and their effects on the myocardial insulin sensitivity and hypertrophy. The present study will prove insulin receptor as a new mecahnosensor and provide evidences of direct link between cardiac pressure overload and myocardial insulin resistance which will be useful for the management of hypertension against myocardial injury.

压力超负荷通过激活肾素血管紧张素系统以及交感神经系统导致心肌胰岛素抵抗并最终引起心脏功能障碍。前期研究意外发现在血管紧张素II受体1和β1肾上腺能受体缺失的COS7细胞中压力超负荷仍可以诱导胰岛素受体（InsR）的异常磷酸化并引起Akt/PI3K信号通路损伤。因此我们推测InsR可直接感受机械信号并诱发心肌细胞胰岛素抵抗、心肌损伤和功能障碍。本项目将在此发现的基础上，通过基因敲除或SiRNA在体内、外实验中证实机械刺激可以直接诱导InsR磷酸化，并明确其磷酸化位点。本研究将构建不同的InsR突变体以确定其机械感受位点，并研究在机械刺激诱导InsR磷酸化后心肌细胞内胰岛素信号通路改变以及对心肌细胞胰岛素敏感性和心肌肥大的影响。本研究将论证InsR是新的心肌细胞机械刺激感受器，是心脏压力超负荷与心肌胰岛素抵抗之间的直接桥梁，并为高血压心肌损伤的防治提供新的理论依据。

高血压和糖尿病是两类具有独立病因而又常常相互伴行的疾病，在我国超过60%的高血压病人合并有2型糖尿病或胰岛素抵抗，但高血压引起胰岛素抵抗的机制仍未完全阐明。.压力超负荷可通过增加血管紧张素II（AngII）的分泌间接引起心肌胰岛素抵抗。我们在前期研究中发现，在血管紧张素原敲除(ATG-/-)的小鼠心肌细胞中，发现压力超负荷仍然可以引起心肌细胞胰岛素抵抗，并且在进一步的研究中发现在没有AT1R表达的 COS7 细胞株中，给予机械牵张后，仍可以引起细胞内 Akt 磷酸化下调和细胞膜GLUT4表达下降，因此我们推测胰岛素受体可能是新的细胞膜机械感受器。.我们首先在野生型小鼠中构建压力超负荷模型，然后以PET检测心肌组织的葡萄糖摄取能力，提取蛋白检测胰岛素信号通路相关蛋白的表达和分布，发现压力超负荷下心肌细胞对葡萄糖的摄取减少，伴随着胰岛素信号通路的核心蛋白的磷酸化下降以及GLUT4的膜转位障碍，为了排除心肌组织中其他混杂细胞的影响，我们在体外采用了心肌细胞系，用机械牵张刺激干预心肌细胞，证实心肌细胞响应机械牵张。.为了排除RAS系统的影响，我们采用了不表达AngII和AT1R的293AT1R细胞以及293T细胞进行机械牵张，发现293T细胞和293AT1R细胞在机械牵张后也会表现出葡萄糖摄取率下降的现象，说明机械牵张引起的心肌葡萄糖摄取障碍并不依赖于RAS系统。.为了进一步排除其他潜在的可能介导机械牵张的受体，我们通过RNAi技术沉默了心肌细胞膜上的表达丰度最高并被报道出可以介导机械力的TRP家族蛋白（TRPC1，TRPV4，TRPC6）和整合素家族，发现即便是沉默了这些机械感受器，行机械牵张的细胞的葡萄糖摄取能力依旧被抑制，伴随着InsR以及Akt的磷酸化下降，提示机械牵张引起的细胞葡萄糖摄取障碍以及胰岛素信号通路的改变不依赖于TRP家族和整合素家族。.我们的研究深入探讨了机械牵张引起心肌细胞胰岛素抵抗的分子机制，论证了胰岛素受体极有可能是一种新的心肌细胞机械感受器，直接介导压力超负荷引起的心肌胰岛素抵抗。为临床高血压患者的心脏保护提供新的理论依据。