脂联素通过下丘脑AMPK-mTOR-KATP通路调控能量代谢的机制研究

The adipocyte-derived hormone adiponectin has been proposed to play important roles in the regulation of energy homeostasis. Our previous studies have demonstrated that adiponectin hyperpolarize membrane potential and enhance KATP currents in hypothalamic GT1-7 neurons. Adiponectin increased mTOR downstream p-S6 expression, and also increased appetite related peptide AgRP expression via increasing phosphorylation of AMPK in GT1-7 cells. To clarify the mechanism of adiponectin modulation energy metabolism, the effects of adiponectin on AMPK, mTOR and electrophysiologic properties inculding membrane poetial and KATP channels etc. would be detected in GT1-7 cells and hypothalamic slices from several kinds of transgenic and conditional knockout mice. At the same time, the blood glucose, food intake, energy expenditure and other energy metabolic properties would be studied in these model mice. These studies would suggest that hypothalamic KATP channels as important metabolic sensors, are critical in the maintenance of energy homeostasis and could be a target for treatment of obesity and type 2 diabetes mellitus.

脂联素是由脂肪组织分泌的重要脂肪因子，它在能量代谢中有非常重要的作用。我们前期的研究发现脂联素能够使下丘脑神经元GT1-7细胞膜电位超极化，开放KATP通道，电活性减弱，激活AMPK，增加食欲相关肽AgRP和mTOR下游p-S6蛋白的表达。为了更加明确脂联素调控能量代谢的机制，本研究拟通过采用细胞系，转基因小鼠，构建下丘脑特异性基因敲除小鼠模型，运用电生理技术，细胞生物学技术，分子生物学技术等研究脂联素对下丘脑神经元AMPK，mTOR活性，电生理特性如膜电位，KATP通道等，及对能量代谢的调节作用等方面的影响，以探讨脂联素通过调节下丘脑神经元AMPK-mTOR-KATP这一通路调控能量代谢的可能机制。这些研究将提示下丘脑KATP通道作为一个重要的能量代谢调控器，很可能成为治疗肥胖和2型糖尿病的重要药物靶点。

脂联素是由脂肪组织分泌的一种重要的脂肪因子，它具有降低血糖，甘油三脂、改善胰岛素抵抗、保护心血管内皮功能、抑制动脉粥样硬化等重要作用，同时它在能量代谢中有非常重要的作用。本研究采用下丘脑神经元GT1-7细胞系，转基因小鼠，构建下丘脑特异性基因敲除小鼠模型，运用电生理技术，细胞生物学技术，分子生物学技术等研究了脂联素对下丘脑神经元AMPK，mTOR活性，电生理特性如膜电位，KATP通道等，及对能量代谢的调节作用等方面的影响。结果显示：(1) 脂联素能够使下丘脑神经元GT1-7细胞及脑片AgRP，POMC神经元膜电位超极化，开放KATP通道，电活性减弱，激活AMPK，增加食欲相关肽AgRP和mTOR下游p-S6蛋白的表达。(2) siAMPK干预使细胞或组织中的AMPK表达下调后，脂联素产生的上述效应均有所减弱，表明脂联素的作用依赖于AMPK的表达。(3) POMC神经元Raptor特异敲除小鼠POMC的表达显著升高，AgRP-Cre Raptor特异性敲除小鼠中AgRP表达显著降低，而脂联素产生的上述效应均有所减弱，表明脂联素的作用依赖于Raptor的表达。(4) AgRP-Cre KATP特异性敲除小鼠中, Kir6.2表达显著降低，而脂联素产生的上述效应均有所减弱，表明脂联素的作用依赖于KATP通道蛋白的表达。上述结果表明：脂联素可能通过作用于下丘脑神经元AMPK-mTOR-KATP这一通路而调控机体的能量代谢。这些研究结果提示下丘脑KATP通道作为一个重要的能量代谢调控器，很可能成为治疗肥胖和2型糖尿病的重要药物靶点。