一氧化氮合酶抑制物在糖尿病骨骼肌线粒体生物合成障碍中的作用及其机制

我国不仅是世界糖尿病大国，还有庞大后备军即糖尿病前期患者；但其机制不清楚。依据骨骼肌线粒体生物合成抑制在糖尿病发生中的先行作用和一氧化氮（NO）在线粒体生物合成中的重要调节作用，本项目先在多种动物模型，确定内源性NO合酶抑制物ADMA浓度变化与骨骼肌线粒体生物合成的关系；再在不同时程的限食、运动、高ADMA及糖尿病大鼠，探讨ADMA对不同类型骨骼肌线粒体生物合成的时空调节；用L6成肌细胞研究ADMA对线粒体生物合成关键调节因子PGC-1a基因启动子活性、转录及翻译后调节影响；用编码ADMA代谢酶DDAH2基因重组腺病毒感染骨骼肌、细胞和用沉默ADMA生成酶PRMT1的siRNA转染细胞；并选用二甲双胍活化AMPK模拟运动作用和用白藜芦醇活化Sirt1模拟限食作用，探讨这些治疗对ADMA所致骨骼肌线粒体生物合成抑制的影响，旨在阐明糖尿病及其前期病变发生机制，为其临床防治和药物研发拓开新思路。

本项目探讨内源性一氧化氮合酶（NOS）抑制物非对称性二甲基精氨酸（ADMA）在糖尿病骨骼肌线粒体生物合成（MB）障碍中的作用及机制，对阐明糖尿病及其并发症的发生机制、揭示内源性ADMA与糖尿病内在联系具有重要意义。.本项目在限食和运动等多种大鼠，揭示了内源性NOS抑制物ADMA浓度与骨骼肌MB的关系，结果发现：①限食22月大鼠血清ADMA浓度明显降低而SOL的MB则显著高于对照组；②与对照组比较，跑步20周不仅降低大鼠血清ADMA浓度，也上调SOL的MB；提示内源性ADMA浓度与SOL的MB成反比。.在不同时程限食、运动、2型糖尿病和高NOS抑制物大鼠，观察了骨骼肌MB时空调节，结果发现：①限食4-16w明显上调SOL的MB，而对趾长伸肌（EDL）MB则无明显影响；②运动4-16w对骨骼肌MB时空调节与限食相似；③糖尿病4-16w明显抑制SOL和EDL的MB；④给予外源性NOS抑制物（L-NNA）4-16w，其骨骼肌MB时空变化与糖尿病相似；提示运动、限食4~16w主要上调SOL的MB， NOS抑制物对骨骼肌MB影响与糖尿病相似，下调SOL和EDL的MB。.构建过氧化物酶体增殖物受体r共激活因子-1a (PGC-1a)启动子荧光素酶报告基因载体，转染培养的大鼠L6成肌细胞，检测启动子活性；结果发现：在静息和CREB活化下，高糖或ADMA孵育48h对PGC-1a启动子活性无明显影响，但白藜芦醇在静息下可增加PGC-1a启动子活性；在FOXO1抑制下，高糖可增加PGC-1a启动子活性但ADMA则不能。采用免疫沉淀法观察了高糖和ADMA对PGC-1a翻译后调节的影响，结果发现：高糖和ADMA增加PGC-1a磷酸化，ADMA还增加其乙酰化和甲基化；提示ADMA主要通过增加PGC-1a蛋白磷酸化和乙酰化抑制其活性，但不影响PGC-1a启动子活性。.在4-16w糖尿病大鼠研究发现，其骨骼肌MB与调节较正常大鼠明显抑制，ATP含量减少，并伴有ADMA信号通路蛋白表达改变；经二甲双胍、白藜芦醇或抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸治疗后，可明显改善糖尿病大鼠这些变化；用高糖和ADMA孵育L6细胞也能获得与糖尿病大鼠骨骼肌相似的病理改变，这些变化不仅能被上述药物治疗而阻止，也能被针对ADMA的基因干预所改善。这些研究表明，内源性ADMA蓄积及其信号通路紊乱在糖尿病大鼠骨骼肌MB障碍中起重要作用。