从胰岛素信号传导通路探讨宫内发育迟缓致胰岛素敏感性降低的分子机制

胰岛素敏感性降低是宫内发育迟缓儿成年后易患2型糖尿病、冠心病等疾病的病理基础。研究表明PI3K/AKT信号通路在胰岛素调节葡萄糖代谢中发挥重要作用，但该通路尤其是个别关键分子在宫内发育迟缓儿胰岛素敏感性降低中的作用及其间的因果关系以及是否有其它信号传导分子参与尚不清楚。本研究欲通过动态检测子宫动脉结扎致宫内发育迟缓大鼠胰岛素的敏感性及其主要靶器官和靶细胞中PI3K/AKT通路分子和葡萄糖代谢关键蛋白Glut4的表达，以及其它可能的胰岛素信号通路及其靶基因变化，揭示PI3K/AKT等胰岛素信号通路参与了宫内发育迟缓大鼠胰岛素敏感性降低；进一步用特异性信号通路如PI3K/AKT的激动剂刺激取自该模型的胰岛素靶细胞，通过检测Glut4表达及对胰岛素的反应，揭示和证实宫内发育迟缓大鼠胰岛素敏感性降低的关键信号通路分子及可能的信号调控机制，有助于深入理解宫内发育迟缓儿成年后发生胰岛素抵抗的分子机制。

近年来，宫内发育迟缓儿（IUGR）的存活率明显上升，IUGR儿在发育的关键阶段对不良宫内环境的适应性反应使其成年后易患2型糖尿病、冠心病、高血压等慢性病。而胰岛素敏感性降低是IUGR儿易患这些疾病的基础。目前IUGR儿生后胰岛素敏感性降低的机制尚未阐明。研究表明胰岛素相关的PI3K/AKT通路在胰岛素调节葡萄糖代谢中发挥重要作用，但该通路在IUGR儿胰岛素敏感性降低中的作用及其间的因果关系尚不清楚。因此，本研究动态检测了低蛋白饮食致IUGR大鼠胰岛素的敏感性及其主要靶器官肝脏和原代培养的肝细胞中PI3K/AKT通路分子和葡萄糖代谢关键蛋白葡萄糖转运蛋白4（Glut4）的表达，以及该信号通路的个别调节分子过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）启动子区甲基化及mRNA表达以及调节分子第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（PTEN）的表达，分析了PI3K/AKT信号通路和个别调节分子在IUGR大鼠胰岛素敏感性降低中的作用。结果显示低蛋白饮食法可以建立IUGR模型，IUGR仔鼠生后胰岛素敏感性进行性降低，直至发生胰岛素抵抗，雄性IUGR鼠比雌性更易发生胰岛素抵抗；IUGR鼠肝组织中PI3K/AKT通路关键分子表达改变，胰岛素受体底物1（IRS1）和IRS2 mRNA表达降低，随后出现IRS1、PI3K和磷酸化AKT（pAKT）蛋白表达降低，上述分子改变后，继而出现胰岛素敏感性降低，提示IUGR大鼠肝脏IRS1、PI3K及pAKT在胰岛素敏感性降低中可能起始源和促进作用，进一步的结果提示PI3K/AKT通路分子改变尤其是pAKT蛋白表达改变与IUGR鼠生后胰岛素敏感性降低最为密切。此外，IUGR大鼠肝组织PPARγ基因DNA甲基化增强，mRNA表达降低，而PTEN mRNA表达增强，PPARγ和PTEN的表达改变均与pAKT表达和胰岛素敏感性改变相关。在体内实验的基础上，成功培养了肝脏原代细胞，结果显示IUGR鼠肝细胞葡萄糖摄取率减低，提示胰岛素敏感性降低，免疫荧光显示Glut4在IUGR鼠肝细胞分布发生改变。本研究通过体内外实验提示PI3K/AKT通路在IUGR致胰岛素敏感性降低中发挥重要作用，其中pAKT蛋白表达降低与胰岛素敏感性降低关系最为密切，调控该通路尤其是AKT的磷酸化可能是预防IUGR儿生后发生以胰岛素抵抗为特征的2型糖尿病等慢性疾病的重要干预靶点。