巨噬细胞Ltb4r1调节胰岛素抵抗的作用及分子机制研究

Insulin resistance is the hallmarker of metabolic syndrome and current therapeutic treatments mainly control blood glucose with little effect on insulin sensitivity. The applicant has been dedicated to the study of molecular mechanism and potential new target on insulin resistance and type 2 diabetes. Our previous study showed that obesity increased LTB4, a ω6 fatty acid metabolite; LTB4 increase inflammatory response of macrophage to LPS through its receptor Ltb4r1; impaired insulin's action in liver and muscle. Moreover Ltb4r1 deficiency led to improved insulin sensitivity in high fat diet induced obese mice. Given that macrophage/inflammation plays a causal role in insulin resistance and macrophage cross talks with insulin target tissues, we hypothesize that macrophage Ltb4r1 deletion improve systemic insulin resistance in obese mice. We designs a series of experiments to test this. This study is significant for the drug discovery of Ltb4r1 inhibitor since only macrophages express high levels of Ltb4r1 in human beings compared to other tissues.

胰岛素抵抗是代谢综合征的核心因素。目前针对2型糖尿病的治疗手段还是控制血糖，对胰岛素抵抗没有或者有轻微改善作用。申请者一直致力于胰岛素抵抗和糖尿病的免疫学机制研究，寻找改善胰岛素抵抗的潜在药靶。课题组前期研究发现肥胖增加ω6脂肪酸的代谢产物白三烯B4（LTB4）；LTB4通过其受体Ltb4r1增加巨噬细胞炎症反应，干扰胰岛素在肌肉和肝脏的作；且Ltb4r1全身敲除改善高脂饮食小鼠胰岛素抵抗。鉴于巨噬细胞在慢性炎症和胰岛素抵抗中的关键作用， 以及其与胰岛素靶组织的相互作用， 申请者提出巨噬细胞特异性敲除Ltb4r1可改善全身胰岛素抵抗。为了验证这一假说，课题组构建巨噬细胞Ltb4r1敲除小鼠，设计一系列实验，从分子、细胞和整体水平研究巨噬细胞Ltb4r1 对糖脂稳态的调节作用和分子机制。因为在人身上只有巨噬细胞表达大量的Ltb4r1,所以本课题将为针对Ltb4r1靶点的新药研发提供理论支持。

肥胖引发的胰岛素抵抗和2型糖尿病在全球范围内日益严重。目前2型糖尿病发病率约11%，糖尿病前期高达33%。据国际糖尿病联合会分析2型糖尿病的发生率将不断升高，已严重危害人民生活质量和生命健康。胰岛素抵抗是代谢综合征的核心因素，促进了糖尿病的发生和发展。目前对2型糖尿病的治疗手段还是控制血糖这一症状，改善胰岛素抵抗的噻唑烷二酮类药物因其心血管等方面的副作用被限制使用，因此迫切需要疗效好副作用小的胰岛素增敏剂。前期结果提示巨噬细胞介导的慢性炎症直接导致胰岛素抵抗，白三烯B4受体（LTB4R1）是主要表达在免疫细胞的一种G蛋白藕联受体，与其配体白三烯B4（LTB4）结合后促进巨噬细胞趋化反应。本课题提出巨噬细胞LTB4R1可改善全身胰岛素抵抗的假说,希望本课题为LTB4R1的新药研发提供理论支持。团队构建巨噬细胞LTB4R1敲除小鼠，结果显示小鼠巨噬细胞特异性敲除LTB4R1后，不改变正常饮食小鼠的体重和糖脂稳态。但高脂饮食诱导的糖耐量和胰岛素耐量异常都得到改善，同时高胰岛素血症和血脂紊乱也有所好转，进一步研究发现胰岛素主要三大靶组织（肝脏、肌肉和脂肪组织）的胰岛素敏感性都有提高。这些结果提示巨噬细胞的LTB4R1对全身胰岛素敏感性起主要作用。机制研究发现从腹腔提取的巨噬细胞后给予脂多糖（LPS）刺激后，来自LTB4R1敲除的巨噬细胞炎症信号通路和炎症因子明显下降。和对照组相比LTB4R1敲除的巨噬细胞表达少量的LPS受体TLR2和TLR4， LTB4R1和CD14有相互作用，进而干扰炎症信号通路。以上结果提示巨噬细胞Ltb4r1为胰岛素抵抗的有效药靶, 为LTB4R1抑制剂的新药研发提供理论支持。再此基础上，课题组增加了LTB4R1抑制剂的研发工作。建立了LTB4R1抑制剂的筛选方法，利用药物研究所的天然产物库，通过细胞和模型动物最终筛选出4个有活性的LTB4R1抑制剂。结果显示这些化合物改善胰岛素抵抗的同时改善脂质紊乱，无噻唑烷二酮类药物引发的心脏增大等副作用，有望成为新型胰岛素增敏剂。在此课题资助下共申报发明专利4项，发表中文文章3篇，SCI论文4篇。