小檗碱作用于肠道菌群调节LPS/JNK/IRS-1通路改善多囊卵巢综合征胰岛素抵抗的机制研究

Polycystic ovary syndrome is one common reproductive and metabolic disease with insulin resistance. LPS-induced inflammatory factors may cause insulin resistance by JNK-mediated IRS-1 phosphorylation. Gut microbiota imbalance is found to be related to inflammatory disease and metabolic disease. Animal models of PCOS showed the changes of gut microbiota. Berberine is widely used for intestinal infection. Our previous study demonstrated PCOS patients may have the changes of gut microbiota. Berberine can effectively improve insulin resistance and metabolic disorder in patients of polycystic ovary syndrome. Our hypothesis is that berberine may change gut microbiota by LPS/JNK/IRS-1 pathway to improve insulin resistance. The aim of this study is to measure the gut microbiota in PCOS patients, to explore the changes of gut microbiota in animal models after berberine treatment, and to clarify the effect of berberine on LPS/ JNK/IRS-1 pathway. Our results are helpful to evaluate the target of berberine on the inflammatory and insulin resistance in PCOS patients.

多囊卵巢综合征（PCOS）是常见的生殖内分泌和代谢性疾病，伴有以胰岛素抵抗为基础的多种糖脂代谢异常，脂多糖（LPS）诱导的炎症因子可能通过影响JNK介导的IRS-1磷酸化参与PCOS胰岛素抵抗。肠道菌群失衡与多种代谢性疾病有关，在PCOS动物模型中发现有肠道菌群结构变化。小檗碱（即黄连素）是用于治疗肠道感染的传统药物，我们前期研究发现PCOS患者存在肠道菌群改变，小檗碱可改善PCOS胰岛素抵抗和糖脂代谢异常，但其作用靶点尚不明确。据此我们提出假设：小檗碱可能通过作用于肠道菌群，改善菌群结构及肠道通透性，降低循环LPS及炎症因子水平，影响JNK介导的IRS-1磷酸化而缓解胰岛素抵抗。本项目拟检测PCOS患者的肠道菌群结构，PCOS大鼠模型中小檗碱用药前后肠道菌群变化，以及对LPS/JNK/IRS-1信号通路的影响，探讨小檗碱改善PCOS炎症状态及胰岛素抵抗的作用靶点。

多囊卵巢综合征（PCOS）是常见的生殖内分泌和代谢性疾病，伴有以胰岛素抵抗为基础的多种糖脂代谢异常，脂多糖（LPS）诱导的炎症因子可能通过影响JNK介导的IRS-1磷酸化参与PCOS胰岛素抵抗。肠道菌群失衡与炎症反应及代谢性疾病有关，在PCOS动物模型中发现有肠道菌群结构变化，并伴有糖脂代谢异常。我们前期进行了小檗碱治疗PCOS的观察性研究，提示小檗碱可以部分恢复自发排卵，伴有胰岛素抵抗和血脂指标的改善。但目前小檗碱改善胰岛素抵抗的机制尚不清楚。结合小檗碱的药动学特性，我们提出研究假设：小檗碱可能通过作用于肠道菌群，改善菌群结构及肠道通透性，降低循环中内毒素（LPS）及炎症因子水平，影响JNK介导的IRS-1磷酸化而缓解胰岛素抵抗。.本项目在前期研究的基础上，进一步从分子、细胞和动物水平，探讨小檗碱改善胰岛素的机制。首先，我们收集PCOS人群与健康对照组的粪便标本，行宏基因组分析肠道菌群结构差异，及其与代谢指标间的相关性，结果显示PCOS患者的肠道菌群多样性下降，PCOS患者拟杆菌门/厚壁菌门比例逆转，产GABA菌群包括吉氏副拟杆菌、大肠杆菌和脆弱拟杆菌数量增多，吉氏副拟杆菌、脆弱拟杆菌与LH/FSH比值呈正相关，大肠杆菌与2小时胰岛素、高密度脂蛋白相关，提示肠道菌群异常与PCOS神经内分泌及代谢指标改变有关。进而我们采用DHEA诱导的PCOS大鼠模型，通过体内实验研究小檗碱用药前后肠道菌群结构的变化及其对胰岛素信号通路的影响，给予小檗碱100mg/kg/d灌胃7天分别为最佳作用浓度和处理时间，小檗碱用药后PCOS大鼠的肠道菌群丰度恢复，伴有与SCFAs相关肠道菌群的变化，同时观察到胰岛素抵抗指标的改善和卵巢颗粒细胞的凋亡减轻。上述研究结果为阐明小檗碱治疗PCOS胰岛素抵抗的作用机制提供新的科学依据。