CREG在骨骼肌胰岛素抵抗中的作用及机制研究

Skeletal muscle insulin resistance is the primary defect in type 2 diabetes, but the underlying mechanism remains largely unknown. Efforts in identifying novel key factors in regulating skeletal muscle insulin resistance is of great importance for both prevention and treatment of type 2 diabetes. As an essential gene in maintaining cardiovascular homeostasis, CREG was originally reported by our group to be involved in energy metabolism. In addition, our preliminary study showed positive co-relationship between decreased expression of CREG in skeletal muscle and onset of insulin resistance, suggesting a possible involvement of CREG in development of skeletal muscle insulin resistance. Therefore, this study firstly aims to determine the role of CREG in pathogenesis of skeletal muscle insulin resistance in vivo, by using a high fat diet induced insulin resistance model based on skeletal muscle specific CREG knock out or transgenic mouse. Then this study aims to elucidate whether CREG works through the screened potential target c-Cbl, by taking the advantage of palmitic acid induced skeletal muscle cell insulin resistance model in vitro based on skeletal muscle cells with CREG knock out or overexpression. Finally, in an in vivo mouse model, we aim to investigate whether CREG could be served as a target for prevention or treatment of skeletal muscle insulin resistance. The results of this study may provide novel experimental evidence for elucidating pathogenesis of skeletal muscle insulin resistance.

骨骼肌胰岛素抵抗是2型糖尿病的极早期病理生理改变，但其发生机制尚未阐明。因此，从骨骼肌胰岛素抵抗入手，寻找其关键调控因子，将对2型糖尿病的预防和治疗产生重大影响。CREG基因是一个心血管稳态调控因子，我们在国内外首次报道CREG还参与机体能量代谢。此外，我们的前期研究发现，骨骼肌CREG表达降低与胰岛素抵抗发生正相关，提示CREG可能参与骨骼肌胰岛素抵抗发生发展。因此，本研究拟利用骨骼肌特异性CREG敲除及转基因小鼠建立高脂喂养诱导的骨骼肌胰岛素抵抗模型，从在体水平明确CREG在骨骼肌胰岛素抵抗发生中的作用；进而利用CREG敲除或过表达的骨骼肌细胞，在体外建立棕榈酸诱导的骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型，探讨CREG是否通过筛选到的潜在靶点c-Cbl发挥作用；最后在小鼠在体模型中，探讨CREG是否可作为预防或治疗骨骼肌胰岛素抵抗的靶点。本研究将为阐明骨骼肌胰岛素抵抗发生机制提供新的实验依据。

E1A激活基因阻遏子（Cellular repressor of E1A-stimulated genes, CREG1）是一种参与细胞分化和稳态调节的蛋白质。本实验室的前期研究表明，CREG1参与机体能量代谢，在对抗脂肪肝的发生中起着重要作用。缺乏CREG1会降低小鼠的运动能力。为阐明CREG1是否参与骨骼肌胰岛素抵抗，本研究完成以下3方面工作：（1）阐明了CREG1蛋白保护骨骼肌胰岛素抵抗的生物学作用。本研究构建了骨骼肌特异性CREG1敲除（Creg1Ckmm-Cre）和过表达CREG1转基因小鼠（Creg1tg/tg），通过高脂喂养方法建立了骨骼肌胰岛素抵抗模型。从在体水平阐明了CREG1骨骼肌表达缺失显著加重肥胖诱导的骨骼肌胰岛素抵抗发生；而过表达CREG1对肥胖诱导的骨骼肌胰岛素抵抗发生具有保护作用；进一步构建CREG1敲除或过表达的骨骼肌细胞系模型，在体外建立棕榈酸诱导的骨骼肌细胞损伤细胞模型，阐明CREG1过表达对骨骼肌损伤的保护作用。（2）CREG1蛋白在骨骼肌损伤及再生修复中的作用机制研究。通过RNA-seq分析筛选并阐明CREG1对骨骼肌分化的调控作用是通过介导E3泛素酶c-Cbl降解，改善AMPKα1分子实现。此外，研究发现CREG1敲除降低了CAMKKII的表达，其调节了T172处的AMPKa磷酸化。本研究也是首次阐明了CREG1促进骨骼肌再生的分子机制，这一发现对骨骼肌损伤具有潜在意义。（3）阐明CREG1蛋白在骨骼肌线粒体稳态功能调控及运动损伤中的保护作用及分子机制。机制研究发现，CREG1缺乏导致骨骼肌线粒体的质量和数量异常。HSPD1/HSP60（热休克蛋白1）（401–573 aa）与CREG1相互作用（130–220 aa）拮抗CREG1的降解，并参与有丝分裂吞噬的调节。首次证明CREG1定位于线粒体并参与运动诱导的骨骼肌线粒体损伤。相关文章已经发表在Autophagy, 2021..综上，本项目阐明了CREG1-C-CBL-AMPKa调控骨骼肌细胞分化，保护肥胖诱导的骨骼肌胰岛素抵抗和骨骼肌损伤修复。项目研究期间共发表相关SCI论著文章9篇，其中１区文章6篇，单篇最高IF 17.694，IF>10 的文章3篇。获批相关国家发明专利5项。