针刺通过SIRT1介导的抗炎通路治疗胰岛素抵抗肥胖及其表观遗传学机制研究

Chronic low-grade inflammation is the key pathologic basis of insulin resistance(IR) development. SIRT1 is a new therapy target for obesity and type 2 diabetes(T2DM), as it controls pre-inflammatory genes transcription and expression via deacetylating proteins in the inflammation pathway, resulting in alleviation of inflammation and improvement of insulin sensitivity. Our previous research demonstrated that acupuncture could improve insulin sensitivity by stimulating SIRT1/PGC-1α in the skeletal muscle and mitochondrial metabolism, and reduce the serum and hypothalamus inflammation cytokines as well. In this study we will intervene high-fat-diet-induced IR obese rat model by “The Combination of Biao-Ben Acupoints” acupuncture, with calorie restriction (CR), CR combined with acupuncture as control. Molecular biologic methods will be used to measure the changes of SIRT1-mediated anti-inflammtion moleculars and the downstream pre-inflammatory genes transcription and expression. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay and ChIP-seq technique will be applied to investigate the effect of acupuncture on the acetylation of NF-κB, AP-1 genes’ promoter and SIRT1-related histone modification in global DNA profiling. The aim of the study is to investigate the possible mechanism of acupuncture in modulating chronic inflammation and IR through SIRT1-mediated anti-inflammation pathway and explore the related epigenetic regulation of acupuncture. The project will disclose the important mechanism of acupuncture in improving IR and chronic inflammtion, providing new proof for clinical application of acupuncture in the treatment of IR obesity and the related diseases.

慢性轻度炎症是胰岛素抵抗发生发展的关键病理基础。SIRT1通过去乙酰化炎症通路蛋白，控制促炎基因的表达，缓解炎症和改善胰岛素敏感性，是治疗肥胖和2型糖尿病的重要分子靶点。前期研究显示针刺通过激活骨骼肌SIRT1/PGC-1α、影响线粒体氧化代谢改善胰岛素敏感性，并降低血清和下丘脑炎症因子表达。本项目拟采用针刺干预胰岛素抵抗肥胖大鼠模型，观察SIRT1介导的抗炎通路分子及其下游促炎症基因的转录和表达变化，并给予SIRT1特异性抑制剂，探讨针刺可能通过调控SIRT1介导的抗炎通路改善慢性炎症和胰岛素敏感性的作用机制；采用ChIP、ChIP-seq技术，分析针刺对胰岛素抵抗肥胖大鼠SIRT1介导的炎症通路上转录因子NF-κB、AP-1基因启动子区域乙酰化修饰和全基因组组蛋白乙酰化修饰的影响，探索针刺改善胰岛素敏感性的表观遗传调控机制，将为运用针刺防治胰岛素抵抗肥胖及其相关性疾病提供实验依据。

结合我们的前期研究结果（“标本配穴”针刺促进胰岛素抵抗大鼠骨骼肌SIRT1 基因和蛋白的表达，同时控制体重增长，摄食减少，血清中炎症因子水平降低）、SIRT1 介导的抗炎通路在胰岛素抵抗慢性炎症状态的重要作用以及肥胖的表观遗传学最新进展，本课题在此基础上，进一步通过SIRT1介导的抗炎通路途径探索电针治疗胰岛素抵抗肥胖及其表观遗传学的机制。本研究采用高脂饲料诱导胰岛素抵抗肥胖模型，以电针足（后）三里、丰隆、中脘、关元穴作为治疗方法，观察标本配穴电针对胰岛素抵抗大鼠摄食量、体重、能量代谢、炎症变化指标、胰岛素敏感性作用，检测血液中的IL-6、CRP、TNF-α、血脂等水平的表达，对促炎因子基因转录和蛋白的表达，对巨噬细胞在脂肪组织中的浸润，对组蛋白乙酰化修饰的影响，分析在抗炎通路中标本配穴电针治疗胰岛素抵抗肥胖的重要机制。结果表明：1.电针能够降低胰岛素抵抗性肥胖大鼠的体重、Lee’s 指数，显著降低外周血中胰岛素水平、CRP 和炎症因子 IL-6 和 TNF-α 的水平，改善胰岛素抵抗状态。2.电针能够改善胰岛素抵抗性肥胖大鼠脂肪组织巨噬细胞浸润状态，促 进胰岛素抵抗性肥胖大鼠脂肪组织中M1 型巨噬细胞向M2 型巨噬细胞转化，且这种作用可能与电针上调 SIRT1 有关。3.电针能够促进胰岛素抵抗性肥胖大鼠脂肪组织中 SIRT1 的表达，再去乙酰化作用于 Ac-NFκB，减少下游炎症因子的转录，降低脂肪组织中 IL-6和 TNF-α 的蛋白和基因表达水平。4.电针能够提高脂肪组织 SIRT1 的表达，去乙酰化作用于组蛋白 Ac-H3K9， 降低 NF-κB 基因启动子区的组蛋白 H3K9 的乙酰化程度，促使染色质状态致密，降低 NF-κB 与启动子的结合，从而控制其下游炎症因子转录。该项目“标本配穴”针刺可通过介导SIRT1抗炎通路改善胰岛素抵抗肥胖大鼠脂肪组织炎症状态，为针刺在改善胰岛素抵抗性肥胖提供了实验证据。研究结果成为临床应用针刺防治胰岛素抵抗性肥胖及其相关疾病提供新的科学依据。