Krüppel样因子4在FFA诱导的肝胰岛素抵抗中的作用与机制研究

Insulin resistance is a major risk factor for type 2 diabetes, and dysregulation of insulin signaling pathway is a main cause of hepatic insulin resistance. KLF4 is a versatile transcriptional factor that regulates cell function in many aspects, its role in hepatic insulin resistance, however, is still elusive. The applicant’s preliminary data suggests that KLF4 increases the expression level of p110α, a key component in Akt signaling pathway, and over-expression of KLF4 alleviates insulin resistance in livers of mice fed on a high-fat diet, possibly by activating Akt-mediated insulin signaling. In this project, therefore, we are going to test the hypothesis that KLF4 is involved in FFA-induced hepatic insulin resistance through regulation of insulin signaling pathway. To test this hypothesis, we are going to construct hepatic insulin resistance model in vivo and in vitro to explore the role of KLF4 in FFA-induced hepatic insulin resistance and the underlying mechanism by which KLF4 regulates insulin signaling pathway. By completing this project, we are going to establish a better understanding of the role of KLF4 in insulin signaling, which may facilitate the development of novel therapeutic strategies for type 2 diabetes.

胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要诱因，胰岛素信号通路失调是导致肝胰岛素抵抗的重要原因。转录因子KLF4参与多个细胞生物学过程，但KLF4是否参与调节FFA诱导的肝胰岛素抵抗仍不为所知。我们前期发现，在高脂喂养小鼠肝脏中上调KLF4的表达，可激活Akt介导的胰岛素信号通路，改善肝胰岛素抵抗。研究显示，p110α是Akt的正调因子，而我们发现KLF4可能通过转录调控p110α表达。因此我们提出假说：KLF4通过转录调控p110α表达，进而调节胰岛素信号通路，参与FFA诱导的肝胰岛素抵抗。为了验证这一假说，我们在体内、体外建立了FFA诱导的肝胰岛素抵抗模型，采用分子生物学和细胞生物学实验技术，研究KLF4对肝胰岛素抵抗的调控作用，明确KLF4通过调控p110α表达进而调节胰岛素信号通路，参与肝胰岛素抵抗的作用机制。本研究将从KLF4这个新视点探讨肝胰岛素抵抗的分子机制，为2型糖尿病的防治提供新思路。

肝脏胰岛素抵抗和肝细胞脂肪变性在2型糖尿病（type 2 diabetes，T2D）的发生发展中具有重要作用。Krüppel样因子4（Krüppel-like factor 4，KLF4）是一种含锌指结构的多功能转录因子，参与调控多个细胞生物学过程，然而KLF4是否参与调控肝脏糖脂代谢，并在T2D肝脏糖脂代谢紊乱中发挥作用以及如何发挥作用尚不清楚。在本研究中，我们主要以db/db小鼠、C57BL/6J小鼠、人肝癌细胞HepG2和人正常肝细胞LO2为研究对象，采用细胞生物学、分子生物学以及病理学技术，研究KLF4在肝脏糖脂代谢中的作用，探讨KLF4在FFA诱导的肝胰岛素抵抗中的作用和机制。主要取得以下研究成果：（1）KLF4是肝脏糖脂代谢的重要调控因子，在体内和体外T2D模型肝脏中KLF4表达下调。（2）以腺相关病毒介导KLF4在db/db小鼠肝脏过表达，以腺病毒介导KLF4在脂肪酸诱导的肝细胞胰岛素抵抗和脂肪变性模型中过表达，通过体内、体外实验证实，KLF4过表达可逆转受损的Akt信号通路，一方面，可促进肝糖原合成，抑制肝糖异生，提高小鼠对葡萄糖的耐受性和对胰岛素的敏感性，改善肝胰岛素抵抗；另一方面，可促进脂肪酸的β氧化，降低血清和肝细胞TG含量及脂质沉积，从而减轻肝细胞脂肪变性。相反，在 C57BL/6J小鼠肝脏敲低KLF4表达，可抑制Akt信号通路，导致肝糖原合成能力下降，糖异生增强，小鼠糖耐量异常和对胰岛素的敏感性降低，并且肝脏TG含量显著增加。（3）对Akt上游关键信号分子进行筛查发现，KLF4可转录激活PI3K催化亚基p110α的表达，抑制PI3K的活性，部分阻断KLF4对Akt信号通路的激活作用。这些研究结果表明，KLF4是肝脏糖脂代谢的重要调控因子，上调肝脏KLF4表达，可通过激活p110α/Akt信号转导，从而改善T2D肝脏糖脂代谢紊乱。本研究首次从KLF4这个新视点揭示了T2D肝脏糖脂代谢紊乱的发生机制，为T2D的防治提供了新的治疗靶点。